/ CINETICA

DE LIXIVIACION DE FERRIC0

ESFALERITA CON CLORURO TESIS QUE

PRESENTA

MAESTRO EN INGENIERIA QUIMICA NOVIEMBRE DE 1988

..i

INDICEIc'\'"

pigina INDICE INDICE DE DE TABLAS FIGURAS INTRODUCCION ANTECEDENTES OBJETIVOS MODELAMIENTO MATEMATICO PSEUDO ESTADO ESTACIONARIU REGIMEN TRANSITORIO METODOS EXPERIMENTALES

iiiii1 1 15

Capltulo I .

l.1.2,-

I.

Capltulo 11.

11.1.I I .2. -

17 17 2530 30 31 34 35

Capltulo I I I .

111.1.- MATERIAL Y EQUIPO 111.2.- CARACTERIZACION DEL MINERAL 111.3.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 111.0.- ANALISIS DE LA SOLUCION

Capltulo IV.

IV.1.IV.2.IV.3.-

RESULTADOS Y DISCUSION EFECTO DE LA VELOCIDAD DE AGITACION EFECTO DEL TAMAIUO DE PARTICULA EFECTO DE LA TEMPERATURA IV.4.EFECTO DEL pH DE LA SOLUCION IV.5.- EFECTO DE LA CONCENTRACION DE ION CLORURO IV.6.EFECTO DE LA CONCENTRACION DE AGENTE OXIDANTE I V. 7 . PROCESO CONTROLANTE I V. 8. ORDEN DE REACCCI ON CONCLUSIONES SIMBOLOGIA

37 3740

4244 46 40

546777

Capltulo V . Capltulo VI.

8082

Capltulo V l l . BIBLIOGRAFIA DIAGRAMA DE FLUJO PARALA RESOLUCION DE LASECUACIONES DEL MODELO EN REGIMEN TRANSITORIO APENDICE B. TECNICAS DE TAMIZADO B. l. TAMIZADO EN SECO B. 2. TAM I ZADO HUMEDO APENDICE C. TECNICA DE MUESTRE0 APEND I CE D. TECNICAS ANALITICAS ANALISiS CUALITATIVO D.2.ANALISIS CUANTITATIVO APEND I CE A.

85 86 868790

D. 1. -

92 92 95

APENDICE E.

DATOS EXPERIMENTALES

087379

97

_ I C

I

I

r

k

. .i iINDICE DE TABLASTab 1aI.-

paginaResumen de Resultados de Investigadores P r e v i o s Respect& Y la CinCtica de Lixiviacibn de ZnS Utilizando Ian FLrrico como Agente Oxidante Tamices Utilizados. Resul+,ados del Anblisis Cualitativo. Resultados del Analisis Cuantitativo. Concentraciones de Agente Oxidante Utilizadas en la Experimentacidn. Constantes Cineticas de Primer Orden, Calculadas a Partir del Modelo Clasico de NCIcleo Decreciente. Ca = 0.095 [MI. Variacibn de la Concentracian de Agente Oxidante en el Seno del Flu'ido.

7

11.111.-

3 1 33 3348

1V.V. -

VI.-

58

VI1.-

68

VII1.-Nbmeros de Damk8hler Correspondientes a Procesos con Control Cinbtico.1X.-

Valores de las Constantes Cineticas Utilizadas en la Simulacibn, de Acuerdo al Modelo de Nbcleo Decreciente en Regimen Transitorio. Constantes Cineticas d e Orden Cero, Calculadas a Partir del Modelo Zlasico de Nbcleo Decreciente. Ca = 0.095 CHI. Metodos de f i 1 traacidn. Cornparacibn de Resultados.

X.-

73.91

'

XI. -

XI].- Condiciones de Operacidn en elEspectrofotbmetro d e Absorcidn Atbmica.E.l.95

Efecto de la Velocidad de Agitacibn Sobre la Tasa de Extraccibn. Sobre la Tasa de Extraccibn.

97

E.2. - Efecto de la Temperatura90 98

E.3.- Efecto del Tamaao de'ParticuIaS p b r e la Tasa de Extra~cibn.

Tab 1a

pa g i naSobre la Tasa de Extraccibn.99

E.4.- Efecto del pH de la SolucibnE.5.- Efecto de la Concentracibn de Cloruro de SodioSobre la Extraccibn. Tasa deE.6.-

99

Efecto dq la Concentracibn d e Agente Oxidante Sobre la tasa de extraccibn a 30 [ ' C I . Sobre la tasa de extraccibn a80 C O C I .

100

E.7.- Efecto de la Concentracibn de Agente Oxidante101

INDICE DE FIGURASFigura1.-

paginaCinc MetAlico.

Produccibn Industrial de

218

2.3.4.-

Modelo de NClcleo Decreciente. Sistema Experimental. Efecto de la Velocidad de Agitacidn Sobre la Tasa de Extraccibn. Datos Experimentales. Efecto del Tamano de Particula S o b r e la Tasa d e Extraccibn. Datos Experimentales.

36

3941

1I

II

5.-

6.- Efecto d e la Temperatura Sobre la T a s a d e Extraccibn. Datos Experimentales.

43

II

7.- Efecto del pH d e la Solucibn Sobre la Tasa d e Extraccibn. Datos Experimentales.8.-

45

Efecto d e la Concentracibn d e Cloruro de Sodio Sobre la Tasa d e Extraccibn. Datos Experimentales. Lixiviacibn sin Agente Oxidante en D o s Niveles d e Concentracibn. Datos Experimentales.

17

9.-

51

10.- Efecto d e la Concentracibn de Agente Oxidante S o b r e la Tasa d e Extraccibn a 80 ["CI.

Datos Experimentales.1 1 . - Efecto d e la Concentracidn de Agente Oxidante Sobre la Tasa de Extracci13.n a 30 C"C1.

52

Datos Experimentales.

53

....

"

"_

"

I

I

T

-iv-

Figura12.- Tendencia Esperada Para Control Mixto.13.- Ajuste de los Datos Experimentales al Modelo de Nbcleo Decreciente Cldsico para diferentes Tamahos de Particula. Control Cinbtico.

pagina59

60

14.- Ajuste de los Datos Experimentales al Modelo de NOcleo Decreciente Clhsico para diferentes Niveles de Temperatura. Control Cinktico.15.- Ajuste de los Datos Experimentales al Moaclo d e Nacleo Decreciente Clasicopara diferentes Niveles de pH. Control Cinktico.

61

62

16.- ~ j u s t ede los Datos Experimentales al Mods10 de NOcleo Decreciente Clhsico para diferentes Niveles de Concentracibn de Cloruro de Sodio. Control Cinktico. 17.- Confirmacibn de la Reaccidn Superficial como Paso Controlante.18.-

63

64 65

Obtencibn de la Energia de Activacibn.

19.- Efecto del TamaRo de Particula de Acuerdo al Modelo de NUcleo Decreciente ClAsico Cuandola Reaccibn Superficial Controla el Proceso. 20.- Efecto de la Concentracibn de Agente Oxidante Sobre la Tasa de Extraccibn a 80 C C . 'I Comparacibn de los Datos Experimentales con la Simulacibn del Proceso, de Acuerdo al Modelo de Nbcleo Decreciente en Regimen Transitorio.21.- Efecto de la Concentracibn de Agente Oxidante Sobre la Tasa de Extraccibn a 30 C"C1. Comparacibn de los Datos Experimentales con la

66

74

Simulacibn del Proceso, de Acuerdo al Modelo de Nbcleo Decreciente en Regimen Transitorio.22.- Efecto d e la Concentracibn de Cloruro de Sodio Sobre la Tasa de Extraccibn a 80 C " C 1 . Comparacibn de los Datos Experimentaies con la Simulacibn del Proceso, de Acuerdo al Modelo

75

de N k l e o Decreciente en Regimen Transitorio.23.- Ordenamiento d e 1 0 s Tamices. Tamizado en Seco.24.-

7689

Ordenamiento de los Tamices. Tamizado Hamedo.

89

,.

CapZtulo I

I

I

I

. . I

INTRODUCCIUN

1. l. -

ANTECEDENTES Dentro del estudio delos

procesos

de lixiviaci6n

directa de minerales sulfurados, el proceso de extraccibn de cinc ha tomado importancia en los Clltimos a i l o s . quese

El

procesoY

utiliza actua.lmente en la industria. presenta serlos uti1 izacibn de energIay

problemas en cuanto a almacenamiento lecho

maneio subproductos. tecnologla de La el sulfuro de cinc a bxido. endos

actual consiste en someter al mineral a una tostaclbn en un fluidizado. oxidandoseel txido sePusterlurmente.

lixivia

etapas, unase

neutra

y

otra

acida.

Durante el proceso de tostacibn,

producen complejos insolubles de fierro y cinc, ocasionando que el porcentaje global d e extraccibn de cinc disminuya; en el esta etapa se obtiene dibxido de azufre como subproducto. cual del se pasaa

una. planta productora de

acid0 sulft3rico

(Monhernius. 1979). El metodo de lixiviacibn directa anterior basicamenteen

difiere

q u e el paso d e tostacibn d e l

mineral nr_l se I l e v a a c a b o : el mineral sulfurado se somete a una lixiviacibn acida en presencia de cuva reaccibn es la siguiente: un agente oxidante.

donde :

k = a.gentc o x i d a n t em

= vaiencia a c t i v ase

En la figura

1

presenta'el

diagrama1979,.

de

flujo

deila.

proceso convencional Honhemi alternativa representa que

u's,

as1 como

la

lixiviacibn directa

del

. "

I

I

4

_. i

II

h

ZnS concentradoI

!I

IZAS

II

concentrado

Hzi

II

t I 1 1i

I

V

PRODUCCION

DEA C I D 0 SULFURIC0

i

I< 1

TOSTAC I O N

IiV

ZnO

I

1

Fig 1.- Produccibn Industrial d e Cinc t'letalico. > Proceso uso en .> A 1 ternat l v a .

mineral. La eliminacibn de tres etapas gastos operacibn. dey

del el

proceso reduce problema dela

se elimina

produccibn de ferritas y dibxido de azufre. Paraque inplementada agente oxidante operacibn. acidez de mineral. Ademas. que la etapaa

de

Iixiviacibn el

directa

pueda

ser

nivel industrial. s e requiere optimizar sistema.comosontipo concentracibn. temperatura. Y

losde

oarametrosinvolucradosen su

de

la soluci8n Y tamaho de partlcula

del

y como uno de los

puntos mas importantes,de

se requiere el conocimiento de se 1 leva a cabo. En la literatura

la cinetica

la

reaccibn

del tema.

los

agentes oxidantesy

estudiados son principalmente los iones ferric0 forma de cloruro y sulfato,(1973) realizbunestudiodey

chprico enI

el dibxido de azufre. Bjorling

la de

oxidacibnselectivade

minerales base sulfurados consideraciones en con termodinamicas obtenidas contemplando t r e s grupos:a) 0-

I

un diagrama de Pourbaix.

iI

l

como agente

primario de la oxidacibn. combinado comr3 ibn fPrrico.seY por

cono

otro agente oxidante,

ibn

cClpricopor

I

acid0 nitrico: estos agentes facilidad d e aplicacibn que pueden ser

seleccionan

su

la relativa facilidad con

regenerados. La reaccibn que

s e lleva a

cabo bajo estas condiciones es la siguiente:

donde M e

es

un metal.la reaccibn que ocurre es

En condiciones bhsicas o neutras. Mes

+

20z

---i

MeSU.

Ciii)

-4-

Estareaccibnsefavorececontemperaturas altas, mientras que1 0 0 ["CI y presibn un

v

presionespara

la

anterior puede la

llevarse a. cabo a atmosfPrica,

poco mayor que

mantener bajo control el vapor d e agua generado Y la presibn parcial delh)

oxlgeno.

lones ferric0 y cfprico como oxidantes: el ib;l ferric0 e s un buen oxidante a temperaturas moderadas favorable tanto en aunque se prefiere menor tendencia a forma de cloruro comc de complejosy

2nncentracibn sulfato.Y

el cloruro por su alta estabilidad formar insolubles.

La

reaccibn que s e lleva a cabo es

Entre

las ventajas de utilizar al ibn f4rrico se encuentran por electrblisis. puede alterar En cuantoibn

su precio, la posibilidad de operar a presibn ambiental y su regeneracibn importante que autor af irma la presenciadesalesde la seccibn de este fierro en la solucibn remanente es. sin embargo. u n p r o b l e m a tambignal

purificacibn delproceso.

ibn

cClprico.

que. bajo condiciones sirniiares, e s u n agenee terrico. reaccibn

o x i d a n t e rnAs eficiente que el

c) Acido nltrico como promotor d e la oxidacihn: la que s e lleva a cabo e n este caso es

La desventaja de

utilizar

este agente es

el problema que

generan los iones nitrato en la recuperacibn de los metales. En el caso especlfico de recomienda. utilizaracid0 es~alerita. Bjorling nitkico.y

(1973)

pero

para sistemas a ser

presibn ambiental. los iones ferric0los mejores agentes 1ixivia.ntes.

cfprico resultan

-5-

Guy

et al. (1983) reportan

extracciones cobre.

de . . hasta 985 el cin'c ' ( 9 . 8 % )Y

de cinc d e un mineral que contiene plomo utilizando cloruro delpH.

cbprico. Estos autores realizaron la tempera.tura.Y

experimentos para determinar el efecto de

de la concentracibn de agente oxidante la formacibn de sulfatos:Y

del tamalo el medio

de partlcula: afirman que un pH menor que uno en reducede

la disminucibn del ta.ma.flode

partIcula

el aumento en la la

:c.

temperatura tienen un efecto cinc:los

muy

marcado en para

extracclbn

tiempos de

operacibn

obtencibn rendimientos de altos son

gra.ndes ( 1 6 a 2 0 horas). Loboy

Palacios

(1987) realizaron estudios con amboses

tipos d e agente oxidante. encontrando q u e el ibn f e r r i c 0 mas de al.,1986:

eficiente70%

bajo condiciones similares. Los rendimientos5 horas de operacibn a 80 C"C1 fuerany

mhximos alcanzados en utiliza al ibn caprico.1980;1985; Warren et al..

cuando s e utiliza al ibn ferric0

de 60% cuando s e

Di versos investigadores (Rath et Venkataswamy Y Khangaonkar. 1981: J in et a , &1985: BobeckY

Su. 1985: hr at

Lobo et

al.,

Verbaan

Y

Crundwel 1.

1986)

utilizado cloruro

ferric0 como agente oxidante con resultados alentadores.

El

estudio

de

ladel

lixiviacibn conocimiento

directalos

a

nivel efectos su de

laboratorio

requiere

d e la velocidad d e

aqitacibn a . d e c u a . d a . con el f I n d e poder aislarde los

parsmetros queSe

se

desea analizar. E s t e parametro no

ha

sido suficientemente estudiado,ha

a

pesar

importancia. por arriba Haungde

determinado que para sistemas similares Crpml iBobeck Y Su, 1 9 8 5 ) , en 200 CrpmlCrpml

al presente, la velocidad d e a g i t a ~ i b nbptima se encuentradeS00

iRath et al..1984).

1581) y entre 250 Y 906y

(Jin

et

al..

Berna1a 600

(1985, real izaron u n estudio d e la

lnfluencla d e e s t e par-&metro sobre la tasa d e extracclbn en un rango

300

Crpml: la tendencia de sus c u r v a s e s incremento enla

siempre a aumentar con

el

velocidad

de

-6-

agitacibn.

y

nunca obtienen

la misma curva de extraccibn

para dos o m 3 s velocidades de agitaci6n diferentes:' ahn asi, toman 600 Crpml como mejor opcibn. Con respecto a esfalerita-clorurc medio. Encontrcron la reaccibn que se lleva a cabo. Bobeck ferrico. encontrando que para existencia del ibn laque

y Su (1985) realizan un diagrama de Pourbaix para el sistema

pH menor en el

que dos. s e favztrecela

ferric0

r e l a . c i b n de concentra,ciones de

cinc a ibn ferroso en la solucibn es aproximadamente de dos, comprobandose as1 la. estequiometrla d e la reaccibn: ZnS Se+

2Fes+

"- >

2Fe2+

+

Zn2*

+

S"

(vi)pura,

realizarontambienexperimentosconesfalerita por el hecho que de

resultando menor la extraccibn en este caso que para concentrado: &Sto explica se la reaccibn de oxidacibn. En cuanto controlante quese respecto a conclusiones del al estudio de

el las

impurezas del mineral concentrado (fierro y cobre) catalizan

la cinbtica de lixiviacibn, el pasoj1

existen discrepancias en lleva a al

la literatura ta.nto sobre el orden de

sistema como sobre

la reaccibn mayorescon

cabo,discrepanciasqueson respecto del ajuste

lo altimo. La mayorla d e los autores derivan sus sus de datos11.1)y

experimentales al modelo de nacleo decreciente con hipbtesis pseudo-estado de estacionario (ver seccibn desarrollado resumen las por Yagi Kuniide (1955).

En la tabla I se han

conclusiones

autores Previos que

estudiado este problema.Dicho

modelo

ha sldo mal empleado en varios casos.

lo

que puede reportados.

ser

causa

de

la

variedad

en

los

resultados

-7-

I

Tabla I , -

Resumen de Resultados Respecto a la Cinetica

de Investigadores,Previosde LixiViacibn.de ZnS

Utilizando 1bn FBrrico como Agente Oxidante.

1}

1

I

REFERENC 1A

SULFUR0

DE CINC

I

PASO CONTROLANTE

1f(1977)

tipo

concentrado 363, 256, ambos procesos son por flotacibn 1181, 126 y 911 importantes (44 cristales

1I

dP [ I P

1i

(T t'C1)

190)1

E ,

II

ORDEN DE REACC I ON(Cat

tKJ/poIl/

tHl)

1 Demopou I os

1::&;:

11I

I

:1978 1

cristales

Rath et al. (1981) Venkataswamy y Khangaonkar (1981) Jin et al. (1984)

11

I 1 I

126 y 42 -212 +150

1

I reaccibn superficial 1 (45 - 85)

1I

5054

1.0 (0.1 0.5 (0.3

-

1.0)

III

1I

grado reactivo concentrado por flotacibn concentrado flotacibn

1

I

I

-75

1 difusibn en1

reaccibn superficial (25 - 100)(30 - 7 0 )

42

11

- 3.0)

la coraza

I

I

90

-75

111

1I

los datos se no no 'experimentales ajustan se la ambos modelos (106) obtiene

1

1I

0.36 (0.001-1.0

1.4 (0.2

-

0.8)

1

I por

-63

+53

1 reaccibn superficial(27

I1i

-125 +lo5

-

93)

1I

1

determina0.5 (0.05-0.8)

58.4

1

I 0.0 i 0.8) 1 0.5 (0.05-0.6)

1 Uarren etal.(1985)

111I

concentrado por flotacibn concentrado

i1 I

-27.5 t20.5

f

i

reaccibn superficial I no se (65) obtiene46.9

1 Bobeck y Su 1 (1985)

i

1

I 0.5 1 0.01

(0.3 - U.8)/0.6)

I

I I 1 Lobo et al.

-150 +lo0 ireaccibn superficial 51 lconversiones bajas y 1 (medias: difusibn con1 a /versiones altas (87) \II

iI

i

] 1.01 0.050.6

(

'

i !! 1

(1986)

1 concentrado -353 1 por flotacibn conversiones Ii

I

I

1

I

I Verbaan

it

i

+45 ireaccibn superficial ai bajas; di1 fusibn a conversiones /medias y altas (50-87)

i1

1I1

(0.1

i 0.1)

I

- 0.4)

!!

*

no se determina se no determina se no determina

i1

y concentrado lCrundwel1 (1986) por f lotacibn/Lobo y Palacios

I

II

i especificado1

no

1 reaccibn superficial(;S

(1987)

1 por

concentrado flotacibn

I1I

- ao,

I I11

175.467.6

-74

difusibn en

la coraza1

.(35- 8 0 )

1I 11l

11!

I

1

.

-

.

Sobre

la

validez de

la

hipbtesis pseudo-estado de et

estacionario en el modelo de nbcleo decreciente, Taylor

al.

(1983) realizan un desarrollo para el sistema en rggimeny

transitorioc,*b/Pe

encuentran quees

la

magnitud

del

parametroa

(=7)

lo

determinante.es

De

acuerdo

estoso

autores.

la hip6tesis0.1

vBlida

para

valoresmenores valores de

iguales que del

de dicho

parametro. Bishoff (1963. 1 9 6 5 )e s vBlida pa;.&7

determinb que dicha hipdtesis sistemas gas-sblido.

orden que de rango generalmente corresponde

a

El desarrollo realizado porla variacibn

Taylor

etla

al.

toma

en

cuenta

de la concentracibn de

agente oxidante en el llquido que se encuentra dentro dela concentracibn es constante y que la reacci6n

partlcula. pero sigue considerando que en el seno dei fluido superficia.1 es de primer orden.

.

Wen

(1968) explica

la

posibilidaddedeterminar

el

orden reaccibn de experimentalmente superficial controla. el proceso,Y

siy

la

reaccidn indicando es1 CI

desglosa el modelo de1955).

nacleo decreciente clasico (Yagi que dicho modelo sila

Kunii.

puede aplicarse a sistemas sblido-liquido del reactivo enpoder ser

concentracibn grande de I

soluci15n

suficientemente constante lasB

para

considerada como a slguienhes

lo largo d e l

proceso mode 1 o.

de

reaccibn. Manipulandolas

ecuaciones

llega

expresiones, control de difusibn en la coraza:

RR,t =bCa

2

rf

12

l-Cl-Xm

,)''.X

"D.

L

i

1

control d e la reacc-ibn superficial:

t =

PPR,bkCa

-

[ l-(l-XeL

1) 1 ' 3 !

1

-9I

Estas ecuaciones resultan adecuadas para el del paso controlante la anterior se logra graficando analizando pendientede el sies

establecimientoloY

en el sistema cuando existe duda: In (t) vs la In C1-(1-Xe)1/31 por

recta asi obtenida: si la controladopor

pendiente uno, es valor decorresponde

proceso estarkdos.

la dog,

reaccibnsuperficial: laP

la difusi6n: si ely

pendiente encuentra se entre uno

un

proceso

L'JVCI

cuntrol e s mixto. Bobeck et la

al.

(1985) utilizan

criterio un semejante para

determinacibn del paso controlante de su sistema.Sohn

y Szekely (1972) encontraron que, para reaccion@s a errores apreciables en los valida si la

salido-gas, el considerar de primer orden una reaccibn que no lalo

es puede conducir

resultados si el concentracibn del constante y si el

control del proceso es mixto: concluyen que reactivo fluido puede considerada ser proceso esta gobernado por una sola etapa;

hipbtesis de pseudo-estado estacionario es

ambos requisitos deben cumplirse ala vez. SU ajustan a(1976).encuentra sus que datos experimentales

un modelo0.1y

m i x t o de difusibn y reaccibn para la

lixiviacibn de un concentrado de terrico: entre oxidante. reportan1CM1

sulfur0de

de

cinc con uno.

ibn

concentracibn de agente con una

u n orden de reaccibn de

energla d e activacibn d e 5 0 CKJ/gmol] ( 1 2 CKcal/gmolI). fiemopoulos(1977)

realiza un estudio cinetico sobre de sulfuro d e cinc. variandoY

la

lixiviacibn de cristales

losse

niveles d e concentracien d e i b n ferric0 entre 0.3 reporta. control cinetico en utiliza

3.0 CM]:

el sistema sblamente cuando

el nivel superior d e concentracibn. con una energia(13 Ckcal/gmoll) y un orden de

d e activacibn de 54 CEJigmoll

reaccibn de Ijemopoulos

0.5

con respectoson

al

agente oxidante.por

Lasy

condiciones experimentales(1977,

emple'adas muy

Su

(1976)

similares.pero

sus resultados

sblo concuerdan en

el valor de

la

energla de activacibn( 5 0 y 54

obtenida, diferente en

4 C K J / g m o l l : estos valores

tKJ/gmoll respectivamente) son mas congruentes con un tipo de control mixto. como el reportado p o r Su ( 1 9 7 6 ) . Dutriaaa esfalerita,y

MacDunald

!iS78>. utilizanda cristales ajuste de sus

de

encon'traron un buen

datos

experimentale>

al modelo clAsico con control de

la reaccibn

s u p e r f i c i a . 1 , cc.n una. energla de activacibn de 4 1 . 8 CKJ/gmoll ( 1 0 CKcal/gmoll) y un orden

de reaccibn de 0.36 con respecto la energla de un proceso controlado

al ibn fgrrico.por

Como puede verser el valor de

activacibn obtenida no corresponde a la cinetica. Rathet reaccibn es de

al. (1981) reportancontroldifusivoen1.4

la

lixiviacibn con cloruro energla de activacibn de controlado ademas.

ferrico: aseguran que el orden de al ibn ferric0 con una un proceso los de la resultados; ibn90 CKJ/gmoll (21.5 CKcal/gmolJ),

con respecto

cantidad esta dificilmente armonizable con particula, lo queposiblementeenmascaralos

por difusibn. Solo experimentan con un ta.maRo de niveles de concentracibnel

ferric0

utilizados hacen inadecuado pseudo-estado estacionario traves de la capa de inertes. Venkataswamy ajustes tanto

uso de el

hipbtesis de

para

transporte d e iones a

y

Khangaonkar

(1581)

reportan buenospara

para control difusivo

como

control

cinetico en la lixiviacibn de esfalerita con cloruro f e r r i c 0 a baja concentracibn: estos resultados no concluyentes sobre el control del proceso pueden deberse a que no se analiza el efecto en el del tamafio medioes

de particula. ademas. de76%.

la concentracibn de

agente oxidante siempre es muy pequer'la: lapor

variacibn mlnimala.

lo que la utilizacibn de es

hipetesisdepseudo-estadoestac-ionariono

adecuada.

Tambien realizan experimentos utilizando tetracloroetileno

." ... ._".

-11-

para disolver la capa de azufre formada alrededor dei nQcleo del mineral no reaccionado, reportando 10s mismos.resultados que cuando no adicionan dicho solvente: es t3til hacer que el en esas condiciones, pues la partlcula varia de tamah0 n0ta.ral

uso del modelo de nClcleo decreciente no e s adecuado

realizarse la lixiviacibn. Haung ibn Berna!(1984) utilizan sulfato ferric0

y

para alla

lixiviar esfalerita, vtilizando oxlgeno ferric0 durante temperatura en un rango de operacibn de

para regenerar120

la reaccibn: estudian el efecto de a160

C"C1.

Mediante calculos estadlsticos no especificados. obtienen una energla de activacibn de 92 CKJ/gmoll (22 valor procesos con control cinetico. Jin et al. (1984) estudian el efecto de la temperatura, la concentracibn de agente oxidantey el tamaho de particula para determinar la cinetica de lixiviacibn de esfalerita con cloruro0.8%V I O

CKcal/gmoll),

que se encuentra dentro del rango caracterlstico para

ferrico:y

el mineral utilizado contiene 62% de cinc4 %la

(concentrado por flotacibn) y alrededor ded e cobre

de fierro. temperaturala

O. 1 % de plomo. Aumentos enel etapa modelo demas

disminuciones en el tamaho d e particula incrementan la lenta esla

extraccibn. Utilizando encuentran que

nClcleo decreciente, de reaccibn

superficial, con una energla. d e activacibn de 58.4 CKJ/gmoll( 1 4 CKcal/gmoll) y un orden de reaccibn d e 0.5 con respecto a

la

concentracibn

total

de

ibn

ferric0 para nivelesy

de

concentracibn entre de este oxidante estudioya

0.05la

0.8

CM];el

para agente

concentraciones superiores, encuentran que no afectaa

tasa extraccibn. un de En al. (1985)alY

posteriordeestesistema.Warrenet el orden de reaccibn con respecto mavores'.

encuentran que

ibny

ferric0 e s de 0.5 p a r a concentraciones entre 0.3d e 0.0 para concentraciones

0.8 C M 1

Realizan tambien un cloruro

estudio sobre

la influencia de la presencia del ibn

- 12en el medio, encontrando que dicho ibn incrementa la tasa de extraccibn: obtienen un orden de reaccibn con el efecto del ibn 'respecto alla

ibn cloruro cercano a estos autores estudian tasa de lixiviacibn

0.5. Cabe hacer notar

que sblamente cloruro sobre

Dobeck y Su tQB5i. e n

un

sistema

esfalerita-clctruro

f l r r i c o , encuentran que para conversiones fraccionales entre 0.9 y 0.8 controla la reaccibn superficial, alrededor de 0.9

la

velocidad

de difusibn a traves de la capa de inertes e s laes

tanimportantecomo decir, difusibn interna

reaccibnqulmicasuperficial, la etapa controlante. ely

es

el control es mixto; para conversiones superiores

la

Los

datos

experimentales necesarios realizar para

tratamiento

anterior fueron obtenidos utilizando una concentracibn de ibn ferric0 de

0.25

CM1

5

Cgl

de mineral

con lano~

aproximadamente 55% de cinc. condiciones bajo las cuales la concentracibn de agente oxidante en puede sblo el medio liquido de

hipbtesis de pseudo-estado estacionario no es adecuada. pues suponerse constante: para rendimientos superiores el des u valor inicial.ObtienenunaenergiaalI

5 0 % . la concentracibn de ibn ferric0 en el medi.0 es

tande

66%

I

i

activacibn de 46.9 CKJ/gmoll ( 1 1 . 2 CKcaligmolI). difusividades efectivassobredel orden dey

lo-"

Cmz/sl,

Y

constantes cineticas

entre 9.2-10" la hasta 0.1

17-10"

Cm./'sl. En cuanto a sus resultados

concentracibn de agente oxidante. encuentran queCM3 la tasa de extracclCnyes

proporcionalde

a

18.

concentracibn. puro.

para

valores superiores insensible: es cinc

estos experimentos los realizan utilizando sulfur

El

trabala

realizadla

por

Lobo

et al.

(1986). e s

un

estudio preliminar de esfalerita con cloruro esta controlado conversionesY

cinCtica de reaccibn

1 ixiviacibn de

f g r r i c o : se encuentra que el proceso

porpor

lala

superficiala

a

bajas

difusibn

travesde

la capa de

-13-

inertesconversiones a medias cineticas obtenidas son del

y

altas.

Las constantes una1" 0

orden de

10". Ccm/sl con

energla de activacibn de 50.6 CKJ/gmoll encuentran difusividades efectivas0.055

(12.09 Ckcal/gmoll). Y

del

orden de

Ccmz/sl. Al utilizar una concentracibn de agente oxidante de

CM1 para lixiviar 5 Cgl de mineral con 43.5% de cinc,est& cumpliendoconmantener constante.ti

nose

lalo

concentracibnde la hipbtesis de el

agente oxidante

pore5

que

pseudo-estad r s t a c i o n a r l o

valida. Por c t r a parte.

rango de tamahos de partlcula utilizado es muy amplio. Verbaany

Crundwell

(1986, encuentran que el proceso de

lixiviacibn de esfalerita con cloruro ferric0 controlado por la reacci6nsuperficial:utilizanoxlgeno el

@st&

para la regeneracibn del ibn ferric0 en el medio. La energla de activacibn encontrada congruente es con tratamiento sus de datos experimentales. donde de dimensiones d e ca 1 cu 1 ar se refierenFe+',

tipo delas

control observado. P r o p o n e n un modelo electroqulmico para el as constantes cineticas utilizadasdede

para unaal

la

energla orden

activacibn corresponden a reaccibn respecto conY

reaccibn d e orden c e r o ~Cgmol/s-cmrl!. pero los autores nuncaal

ibnI

ferrico: reportan un o r d e n d e r e a c c i b n de d o s con respecto ad e uno coz-Irespecto a 0 !1987!c i ~ C1.36

con respecto a H '

.

Lb

y Palacius

reportan control d e difusibn en ferrico. cinetico. conuso

la lixiviacibn de esfalerita con cloruro energla de activacibn mineral ue 51a

una de

d e 67.8 [KJ/gmolI (16.2 CKcal/gmoll).

valor tlpico de procesos conla causa de]I :

controllos

El

con tamailo d e partlcula no acotado es probablementela incongruencia en.I

esencia de finos

resuixados- t t e n i r l s , causa un rapido incremento en ladela

extraccibn en

los primeros momentos

lixiviacibn

y.

cuando estos se agotan.

la extraccibn s e torna. mas lenta.

"

I

I

I

-14-

De

lo

anterior.

lo

que queda

claro e s que el modelo . .la etapa

clBsico puede utilizado determinar ser para controlante en el

proceso. respetando limitaciones, sus

sobre todo en lo q u e se refiere a la concentracibn de a g e n t e oxidante:

en

cuanto

a

la el

determinacibn desarrollo

del del

orden de modeloen

reaccibn. la alternativaes

regimen transitorio. tomando en cuenta la posibilidad de q u e el ordende

la

reaccibn de

sea

Jistintodeuno

y

que

la

concentracibn

agente oxidarrte en el seno del fluido sea

variable a lo largo del proceso.

I. 2 .

-

OBJETIVOSLa alternativa que representa la lixiviacibn directa d e

minerales sulfurados sobre

el

proceso actualmente en uso

hace necesario el estudio de la cin&tica de dichos procesos. puesto que con base en el conocimiento emanado de dichos

estudios la creaci'br de nueva tecnologla es viable.detek.n!inar

Para

la

cinetica lixiviacibn de de los el modelo

esfalerita, es

necesario representar matematicamente el proceso.

fenbmenos involucrados en

Si

matematico empleado representa lo mAs fielmente Posible a la realidad, pueden predecirse con certeza las causas y efectos de cada una de las variables del sistema.De acuerdo a los trabajos revisados sobre I &

literatura

del tema.

los

parimetros mas importantes en

el proceso de

lixiviacibn de esfalerita a temperaturas moderadas y presibn ambiente son los siguientes:

a ) Concentracibn y tipo de agente oxidante.

b, Temperatura de operacibn.

c ) TamaRo d e particula.

d ,

pH de

la so1ucit)n.

e ) Concentracibn d e cloruros.

f ) Velocidad de agitacitn.

Pafa el conocimiento c o m p l e t o del sistema, e s necesario

el establecimiento d e d o s puntos i m p o r t a n t e s :a ) E t a p a controlante d e l

proceso.

I

I

I

-16-

b) Orden de reaccibn.

De acuerdo a estudio son:1.-

lo anterior. los

objetivos

del

presente

Determinacibn

d e la velocidad de agitacibn bptima para

realizar estudios cineticos sobre el proceso.2.- Determinacibn del efecto del tamafio de partlcula.

3.- Determinacibn del efecto del pH de la solucibn.

4.- Determinacibn del efecto de la temperatura.

5.- Determinacibn del efecto de la concentracibn de agente

oxidante.6.- Determinacibn

del

efecto de

la

concentracibn

de

cloruros.7.-

Determinacibn de la etapa controlante. Obtencibn de la constante cineticaY / O

8.-

la

difusividad.I

de acuerdo a. la etapa controlante9.-

del proceso.

Determinecibn del orden de reaccibn. Para determinar laY

etapa

contrO~alltedei proceso

%e

utiliza el modelo de nhcleo decreciente desarrollado Yagiy

por

Kuniiun

(1955,.modelo

ei orden de

reacci&n se determina

mediante

de

nbcleo decreciente

en

rhgimen

transitorio.

" e

I

I

I

1

*

I

17

Capitulo I 1

MODELAHIENTO

HATEHATlCO

11.1.-

PSEUDO-ESTADO ESTACIONARIO de

Para modelar el proceso de la extraccibn de metales minerales por lixiviacibn (sistemas

liquido-sbl~do), s e modelo fue no una buena

utiliza la teorla existente denominada de nacleo decrecienteo

de

n6cleo sin reaccionar. Originalmente. estepero

desarrolladoparasistemasreaccionantesheterogeneos cata1 iticos sblido-gas. en sistemas sblido-liquido. representa aproximacibn para explicar lo que sucede

fenomenolbgicarnete

El desarrollo de este modelo f u e hecho por Yagien1955

Y

Kunii

(Levenspiel.

1972).

con en base

la

reaccibn

irreversible

tvii) para. ei presente c a s o puecie representarse corno

QUP

Zns;,,,+ 2Fe3+, . = ,

"_

. ;

Zn2+,.6, + 2 F e 2 + ( r c , S'(., +

(vi)

Se parte de la ecuacibn d e balance d e materia aplicado a una envolturaesferica (.figura 2 ) . de dondeseobtienen las siguientes expresiones:

R,

K

r

R,

r .

.,

REACCIONADO

PELICULA DE F'LUIm

CORAZA MATERIAL1 E Y/O PRODUCTO SOLIDO DE

FIGURA 2.

MODELO DE NUCLEO DECRECIENTE

3C a

D .3 rLaecuacibn oxidante dentro de supone que la

(t. r = R c ) = kca

(4)

es

la

condicibn

inicial. dondese(5)

expresa que para tiempos menores que cero no existe agentela

partlcula

sblida. La ecuacibn aqeflte oxidanteen

concentracibn de

la

frontera lquido-sblido e s igual a la que se encuentra en el seno del fluido. constante a lo largo del proceso: es decir, sedesprecia localizada en la la resistenciaa superficiela

transferenciademasa

externa. La ecuacibn

( 6 ) corresponde a

la frontera interna,y

del nhcleo no reaccionado,

expresa que en esta selleva a cabo una reaccibn heterogenea de primer orden con respecto al reactivo en solucibn. Para la resolucibn dela

ecuacibn ( 3 )

se

hacen las

siguientes suposiciones:a j

El sistema es

isot&rmico:

esto supone que no existen de temperatura enrre ei s e n ciei sblido. esferica. su forma y tamarlo no1 5

diferencias apreciables fluldoY

ia superficie d e les

b, La partlcula de mineral

se modificanque

al llevarse a. c a b

reacclbn. El esquemase

del modelo puede verse e n la. f i g u r a 2. d o n d eei

aprecis

radio ciei material reacclonante decrece. deiandoY

atris una capa d e proauctos shlidos Losreactivos de reaccibn. Las partlculas de procesos difusivo cabo en serie.en

especies

inertes. superficie

soluclbntienen

que transportarse allegar ala

tra.ves de la capa mencionada para

C)

mineral son no porosas. por lo qu'e losy de reaccibn superficial se

llevan

a

" "

I

I

F

d)

La reaccibn superficial de oxidacibn es irreversible de y primer orden con respecto al agente oxidante.

e! La concentracibn oxidante)es

del mucho

reactivosolucibn en para los puntos correspondientes al nivel mas b a j o de conLentracibn de ibn a estabilizarse una extraccibn

fgrrico. cuva tendencia es . . ligeramente menor.

Tanto a

30

como a

80 C"C1.

las tasas de extraccibnde

correspondientes-a los dos niveles de concentracibn estabilizar la extraccion a una conversibn se utiliza nivel de0.00625

ibn

ferric0 mas altos so-n muv parecidas. asi como la tendencia a

mas

baia cuando

CM1

de dicho

ibn:

la diferencia e sa 80

entonces en el comportamiento de la curva correspondiente ai concentracibn estequiomhtrico. queComo yaC"C1 e s

menor comparativamente que a 30 C"C1. error de lectura es mayorla conversibn e s m u v pequefia.

se

dijo.

el

a la temperatura mas baia. porque

..

-

.

..

..,. . . ..

I

,."

Fig 9 - LixiviaciBn sin Agente Oxidante . en Dos Niveles de Temperatura. Datos Experimentales-

0873'79

t Inin1

Fig 10.-

Efecto de la Concentracian de Agente Oxidante Sobre la Tasa de Extraccibn a 80 t " C 1 . Datos Experimentales.

-53-

1

!ii

!i

i i~

1!

,

t Ininl

Fig 1 1 . -

Efecto de 1a.Concentracibn d e Agente OYidante Sobre la Tasa de Extraccibn a 30 E"C1. Datos Experimentales.

.

.. 1 1 -

>> >> >>

1 2-10-s 13-1024-10-3

1

CnO

CM1

0.006251 0.5 0.00625/ 2.0 O. 0125

1I I

(

Da ecuac i bn 35.1

>> >>

8-10"

1 >>I

1

5-10'1

3-10'

1

1

I

O. 5

0.0125 0.0250

0.0

1 iI1

2.00.52.0

1 > > 2-10' 1 >i 1t

O. 0950 10.0950

1

O*. O

i

1.0

I 1

>I

3-10-23-102

>>

1 1

0.0250

0.09500.0950

1 1

0.52.0

1 1 1I

1 1i

>>>>

1-10'

33-106

>>

i I*

Se llevaron reaccibn de

a

cabo simulaciones brdenes para clonsiderando que

de

2.0, 1.0. 1.5, 0.5 y 0.0,

la

reaccibn que se lleva a. cabo e5 irreversible; Bsto hltimo se h i z o dado que el valor de la constante d e equ,ilibrio para reaccibn que s e lleva a cabo e's grande (IK..2s'c=1.~31-10a0 la1,

ademas, los resultados obtenidos.descart/an la posiii lidad de reversibilidad dela

reaccibn. pueslo que

se $lcanzaron

- 'Y.conversionescercanas al

{>

.

.

.. .

100%

limitante (figura 10, tabla V I I ) .Los

deconsumo,del..reactivo .. , .. .' ,

._

.

,

resultadosde de los

las

simulaciones

para los cuatro muy pobres,

primeros valores ajustes respecto

de orden de reaccidn mencionados muestran datos experimentales

cuando no franc'amente ildgicos, ya que se obtenlan nomeros de Damkbhler correspondientes a controlados precedentes, por la difusibn. etapa Como se procesos enteramente mostrd en secciones la reaccibn mhs lenta corresponde a

superficial en todas :las experiencias para las cuales puede suponerse pseudo-estado estacionario, de concentracibn del agente oxidante. En cambio, cuando las e utilizb un orden de reaccibn de

por lo que es lbgico

esperar el mismo comportamiento cuando se varian los niveles

0.0, la congruencia entre

los

datos experimentales al'ta. tal como se Cabe22.

y

los puede

resultadosde observar enobtener

simulacibnfue

las figuras 20 a

destacar que para

dicha congruencia;fue

necesario variar el valar de concentralcibnYJ

la constante cinetica a cada cuenta es el efecto del ibn

para

tomar

en

cloruro.Dichavariacian

en la

constante cinetica es necesaria. posible separar en las ferric0aquel de para apreciarse de altn la a el

que en este sistema no 'cloruro y. como puede

el aumento de la concentracibn del ibnibn

figuras 7 y 8 , el ibn C 1 - inorementa la delibn cloruro queda agregadoL o s vdlores de

tasa de extraccibn grandemente. En otras palabras, el efecto concentracibn la en la constanke cinetica. por lo que bsta. no permanece constante la constante ferric0 Se la ibn

misma temperatura. la tablasu

cinetica empleada a cada concentracibn de muestran en constante reduce concentracibn del nltmero

1X

y

puede observarse dicha que confqrme disminuye

valor

total de ibn c'loruro en el medio. L o s valores la simulaclbn se la tabla 1 X :t o d d s ellos s e encuentran~

de DamkBhler obtenidos de

i

presentan tambien en

,

. ."

"". .I

-

en

el

orden de

magnitud

correspondiente

a.

.'

controlados por

la reaccibn superficial.

,

* .

pr.locesos

, .

.

.. .

,

Tabla 1 X . -

Valores de las Constantes Cineticas Utilizadas en la Simulacibn, de Acuerdo al modelo ,de Nacleo Decreciente en RegimenTransitorio.

it

I

1 1 I

C"C1 3030

0.0950

I

30 3080 80 80 80 80

11I

0.0250

0.01250.00625 0.0950

1

1I

1

1II 1

0.0950

11

O. 09500.0250

i

0.0125

La

obtencibn

explicarse mediante adsorbe fuertemente en

concentraciones, ocasionando su saturacibn. Sin embargo, necesario realizar estudios fundamentales(1985)

electroqulmica del sistema. Es de notar que Warren encontraron un ordenmas

nivelesdeconcentracibn adsorcibn.

aqui, explicando dicho comportamientoen base a un modelo de

+

1

I

T

1

Conc. Fe3 CM1 .

j

I

2;:7: ::,0gI

1

1 11

j, c

11.11

O. 28500.0750 0.0375 0.01875 1.1850 0.7350

1 1II

111I I

I

I

11i

Da

I I

1I

460.00

1.101.10

1i

111t

1

0.56102.64

1 1I I

1 i

1325.0666.00 400.00

1

1

1 O0

O. 28500.0750 0.0375 46.39

1I

108.80

1,oo1.00

53.3749.27

1

Ii1

I

1.00 0.11

de

un

orden la

de reaccibn de cero puedeel

la hipbtesis de que

ibn

ferric0 se bajases

,

superficie a

para conocer et al.

la

de

reacciibn iguallos

a cero a

elevadosque

enipleados

Como se hace notar en(19)

la seccibn 11.1,la

las

ecuaciones , .*

y

(20) pueden ser

modif'icadas de acuerdo

alur&@n.d.e al' la

reaccibn: este en caso. modelo control con de siguiente forma:

expresidn correspondiente reaccibn superficial toma

l a

En

la

tabla

X

se presentan

los

valores de

1 as(37))

constantes cineticas (obtenidas ecuacibn de lacorrespondientes a un orden. de reaccibn de corridas experimentales donde en pseudo-estado estacionario es valida. la aero, para hipbtesis de

las

El modelo en regimen transitorio resultaque los tradicionalmente empleados, consideran que

mas

realista

pseudo-estado estacionario para la difusibn de los reactivos

yde

productos fluidos,

y

mas general que

el modelo propuesto

por Taylor et al.

(1983,, que no toma en cuenta la variacibn

la

concentracibn

del

agente oxidantees

en la solucibn yPor

consideraque parte, el

la reaccibn

de primer orden.

otra la

modelo aqul propuesto puede emplearse enya que toma

simulacibn de reactores industriales, la variacibn de

en

cuenta la a! las

la concentracibn de agent'e oxidante ende

faseflufda

y densidades

suspensibnswnejantes

empleadas en la practica industrial.

"-

"".."--_.".^L".

,.

I,

I

-73-

T c "CI

II

PH$3

NaC 1

CM7

k x lo9 Cgmol/cmz - S I

a).- Variacibn d e Temperatura.

o. oo. o

o. 1 2O . 88

o. Ob).-

5.29

Variacibn d e Tamaiio d e Particula.

o. o o. o o. o

t

I

5.29 8.95 13.35

I I

I II

c). - Variacibn d e pH. 80

1

80

1i II

80

I i I1

I

62 62

I

I

62

1 1 !1 i

1.0

o. o

5.29,21.36

0.30.1I

o. o

!t

o. o

c > . - Variacibn d e C o n c e n t r a c i b n d e C l o r u r o d e S o d i o .

I

18.56

-li

ao8080

I

I

62 62 62

1.0

0-0

i

5.2910.85

1iI

I !I

1.01.0

j 13

.45 -90

1

i

1

10.28

1I

.

I

.'.'

.. .,

. ' e

.. ._ .

.

I

I

Fig 21.- Efecto d e la Conckntracih de Agente Oxidante Sobre la Tasa de Extraccibn a 30 C"C1. Corparacibn de los Datos Experimentales con la Simulacibn del Proceso, de Acuerdo al Modelo de Nbcleo Decrecienteen Regimen Transitorio+

j

i

I

Fig 22.- Efecto d e ia Concentracibn de Cloruro de Sodio Sobre la Tasa de Extraccibn a 80 C " C 1 . Comparacibn de l o s Datos Experimentales con la Simulacibn del Proceso. de Acuerdo ;al Modelo de NClcleo Decreciente en Regimen Transitorio.

. .CapItulo

.. _.. .I " .

. .

v

CONCLUSIONESEn el presentetrabajosedetermina lixiviacibn de oxidante. Conen base desarrollado encuentra que qulmicaen todas las la por el Yagi modelo decreciente nacleo dey

la

cinetica de

cinc utilizando cloruro ferric0 como agente

Kunii (Levenspiel,por

1972), la

se

el proceso esta controlado superficie del

reacci8n

ndcleo no reaccionadopara

condiciones experimentales estudiadas, con del orden el Ccmlsl; de para la nivel de de7.6

constantes cineticas agente oxidante se

utilizacibn de este modelo,

eoncentracibn de veces el nivel

mantuvo dentro del rango adecuado (0.095 un El exceso tipo de control observado se confirma

[MI,con:

que representa

estequiom@trico).

1.-

Laobtencibn

deunaenergla

de

activacibn

para

el

proceso de 62.83 CKJ/gmoll (15.018 CKcal/gmoll).2.- Los valores de

as pendientes de as

rectas presehtadas al analizar

en la figura (17), rectas que se obtiehen graficamente las ecuaciones ( 1 )3.y

(2).

La dependencia

linealdel

radiodepartlcula

(figura

.

1 9 ) con respecto a la constante cineticla aparente,

K , de

acuerdo a la ecuacibn ( 2 0 ) .A

partir

del

modelo de nbcleo decrqciente en regimen un orden d e la reacc'bn de simjlacibn

transitorio, se obtiene experimentales y

respecto al agente oxidante. La concordanc'a entre lo4 datos los resultados de e s : alta;

i

ceno con

-70-

obtenido

a

partir

del

modelode

nttcleo decreciente'con.Las

hipbtesis pseudo-estado de estacionario. cineticascorrespondientes fueron del o r d edC m o l / s - c m ~ l ne a una

constantes

reaccidll

deordencero

El efecto tiene que sobre

el proceso

la

variacibn de

I

los diferentes parhmetros estudiados puede resumirse como:

1.- La temperatura de operacibn tienesobre el proceso; la mayor extraccibn horas de reaccibn) se obtiene en 80 C"C3.

un marcado efecto(90.14% en 6 al mantener la temperatura

2.- El

tamaflo

de

la el

partlculaun esparimetro

poco

importante en

proceso; a pesar de ello, se observa

una mejor extraccibn para las partlculas mis pequefilas. 3.- El

incrementoen la

el

niveldeconcentracibndeiones por dimsminucibn del pH

cloruro en

solucibn, ya sea

con acido clorhidrico o por adicibn de clloruro de sodio al medio, aumenta en gran medida.

la extriaccibn. Mediante el tiempo de

la

disminucibn

del

pH

se disminuy'e a

conversibn total de

6

3 C h r l , y aon la adicibn de

cloruro de sodio kste tiempo se disminuye 80NsC1

a 4.5se

Chrl

a

["CI;y

la

concentracibn total de

itrn cloruro es muy cuarhdo adiciona

similar en ambos casos

(1.185

[MI

1.165 C M 1 cuando se disminuye el pH con HC11.

4.- Respecto

a

la

concentracibn de agente oxidante, la extraccibn respecto al

a 80 aumento

[C 'I

el

incremento en

en la concentracibn es muy marcado para niveles bajos de esteparametro,debido al incremento en

concentracibn de cloro que lo acompafia; Qsto no ocbrre a concentraciones altas, donde la extbaccibnes

I

el

nivgl de

muy

similar para un nivel de concentracidn estequiombtricamente requeridoC"C1

del doble de,,

loI

. . .I

(65.16%) que para. &bando loscasos

se utiliza agente oxidante en gran exceso (90.14%). A 3'0

la extraccibnes

muy

pobreentodos

(menor al 5%), y

la conversibn no se v e afectada con los

aumentos en la concentracibn de agente oxidante.

CapItulo V I SIHBOLOGIA

.

Coeficiente estequiomktrico.

l. Concentracibn de agente oxidante, Cgmol/cm3Concentracibn inicial de agente oxidante. Concentracibn de agenYe oxidante requerida para agotar totalmente el mineral.'

c .

Il

Concentracibn

adimensional ,de agente oxidante,

definida en la ecuacibn ( 2 6 ) . Da Nfhnero de DamkBhler, definido en la ecuacibn ( 3 5 ) . Difusividad efectiva, CcmZ/sl. DiBmetro de partlcula, Cpml b Ccml. Energla de activacibn, CKJ/gmoll. Constante cinetica aparente,3. Cmin-2

D .

dP E AK

k

Constante cingtica, Ccm/sl para primer orden, Cgmol /s -cm21 para orden cero. Peso molecular de cinc, Cg/gmol3. Valencia activa del agente oxidante. Orden de reaccibn. Radio, Ecml. Radio de la particula, Ccml. Radio del nhcleo no reaccionado, Ccml. Proporcibn salido-llquido en el reactor, C g / L I . Tiempo, Csl. Tfempo de muest.reo en el reactor, Cmin3. Volumen de part.lcula, [cm3 1. Conversibn fraccional de cinc. Conversibn fraccional de cinc obtenida de la simulacibn.I

GR I EGOS. .. . . ,

R. 7

Factor de agotamiento de agente oxidante en la solucibn, definido en la ecuacidn ( 2 3 ) . Proporcibn de concentracidn del reactivo fluIUo al reactivo sblido. definido en la ecwacidn ( 3 6 ) . Porosidad 'de la partlcula mineral. Porosidad inicial de la partlcula mineral. Densidad molar de cinc en el mineral, Cgmol/cn31. Densidad del mineral. Cg/cm3 1. Radio adimensional, definido. en ecuacibn ( 2 4 ) . la Tiempo adimensional, definido en la ecuacibn (25). Posicibn adimensional del nficleo decreciente, definida en la ecuacibn (27).

E

E"P BP.

1,2

Y

.. .

. ~ ..

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.

. .82Capltulo

VI I

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DIAGRAHA DE FLUJO PARA LA RESOLUCION DE LAS ECUAC..~I'ONES DELMODELO EN REGIMEN TRANSITORIO

S/L

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Resolucibn del Sistema de Ecupciones del f Modelo en Regimen Transitorio (Ec. 29-34) Por Colocacibn Ortogonal para Conversiones Diferentes a Tiempos Adimensionales.

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