RESUMEN DE HIDROMETALURGA

Nombre: Carlos Muoz Eyquem Ramo: Fisicoqumica

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Se entiende por hidrometalurgia como los procesos de lixiviacin selectiva (disolucin) de los componentes valiosos de las menas y su posterior recuperacin de la solucin por diferentes mtodos. Entre estos procesos encontramos 3 principales etapas de los procesos hidrometalurgicos:

proceso qumico en el cual una o ms sustancias (llamadas reactivos), por efecto de un factor energtico, se transforman en otras sustancias llamadas productos.

Sean: a,b,c,d : Coeficientes estequiomtricos

Energa libre estndar de la reaccin (energa de Gibbs)

RESUMEN DE HIDROMETALURGAEn general una reaccin electroqumica se escribe en el sentido de la reduccin.

Ox. : Especie oxidante Red. : Especie reductora n : Nmero de electrones que participan en la reaccin

E: Potencial de la reaccin electroqumica (V) R: Constante de los gases (1.987 cal/mol.K ) T: Temperatura ( K ) n: Nmero de electrones que participan en la reaccin F: Constante de Faraday (23060 cal/volt.equival. o 96500 Coulomb ) [Ox]: Actividad de Ox. [Red]: Actividad de Red. E: Potencial estndar de la reaccin electroqumica

Cuando todos los compuestos que participan en la reaccin estn en su estado estndar slidos y lquidos puros, especies disueltas en una concentracin de 1 mol/litro.

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El equilibrio termodinmico de especies es en solucin acuosa, es relevante incluir en los diagramas Eh - pH los lmites de estabilidad del agua. Las semi-reacciones a considerar son:

Este diagrama es adecuado para analizar la lixiviacin de xidos simples como tenorita (CuO) y cuprita (Cu2O) o de cobre nativo. Se consideran sucesivamente las diferentes reacciones entre las especies consideradas para el diagrama Eh - pH del cobre. Cada reaccin corresponde a una lnea de equilibrio en el diagrama de Pourbaix.

Reacciones qumicas propiamente tal, dependen slo del pH. En este caso, se consideran actividades unitarias para todas las especies metlicas en solucin.

Reacciones electroqumicas, dependen del Eh y del pH.

La disolucin de los xidos simples de cobre es termodinmicamente posible en el dominio cido y en presencia de oxidantes. La tenorita (CuO) slo necesita condiciones de pH, mientras que en esas condiciones, la cuprita (Cu2O) necesita adems la presencia de un agente oxidante (iones Fe3+, O2, u otros).Las reacciones son: CuO + 2 H+ Cu2+ + H2O y Cu2O + 2H+ 2 Cu2+ + H2O + 2 eOx. + 2 e- Red. Cu2O + 2 H+ + Ox. 2 Cu2+ + Red. + H2O

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El diagrama ha sido trazado para actividades unitarias. Si se traza para otras actividades, por ejemplo 10-6 (diagramas de corrosin), aumentan el dominio de estabilidad de los iones, pero el diagrama mantiene su forma producindose slo desplazamientos paralelos de las rectas que limitan a estos iones.

Que una reaccin sea termodinmicamente posible (G C + D A => B A => B => C

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Etapas de una reaccinTransporte de masa de los reactantes gaseosos a travs de la interfase gas lquido y posterior disolucin Transporte de masa de los reactantes a travs de la capa lmite solucin slido, hacia la superficie del slido.Reaccin qumica o electroqumica en la superficie del slido, incluyendo adsorcin y desorpcin en la superficie del slido y/o a travs de la doble capa electroqumica.

Transporte de masa de las especies producidas a travs de la capa lmite hacia el seno de la solucin.

La etapa controlante de una reaccin es la de velocidad ms lenta. El control de la reaccin global puede ser: - Por transporte de masa (etapa 1, 2 o 4) - Por reaccin qumica (etapa 3) - Mixto

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La difusin en fase homognea es la etapa limitante ms comn en una reaccin Hidrometalurgica. Es un proceso que tiende a igualar concentraciones dentro de una fase. El potencial que provoca la difusin es el gradiente de concentracin dentro de la fase. La primera ley de FICK relaciona la cantidad de material que difunde por unidad de tiempo en una direccin perpendicular a un plano de referencia de rea unitaria con el gradiente de concentracin de este.

La capa de difusin es una delgada capa de lquido adyacente a la interface slido- lquido y que prcticamente se adhiere al slido, debido a que es necesario que la velocidad de la solucin sea nula en la interface con el slido. Si la etapa limitante es la difusin, entonces la especie llega a la superficie y se consume inmediatamente; su concentracin es nula en la superficie del slido. El transporte de masa a travs de la capa de difusin puede ser aumentado: (1) Reduciendo el espesor de la capa de difusin. (2) Aumentando el gradiente de concentracin, esto es aumentando la concentracin de la solucin (C0). (3) Aumentando la temperatura de la solucin. (4) Aumentando la superficie de contacto. El espesor de la capa de difusin depende de la rugosidad del slido, de la viscosidad de la solucin, de la velocidad de agitacin y del grado de turbulencia y fuerzas de cizalle. x disminuye cuando aumenta el grado de turbulencia.

La difusin a travs de la capa de slido que se va formando como producto de la reaccin sobre el ncleo reaccionante y/o a travs de la capa de partculas inertes es un factor importante en prcticamente todos los procesos heterogneos.

Sin embargo, algunos procesos, como la lixiviacin en pila, no pueden siempre ser operados para mantener una solucin homognea.

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Tamao de las partculas

Forma y textura de las partculas

Efectos galvnicos

Porosidad

Factores mineralgicos

La superficie de reaccin aumenta cuando disminuye el tamao de las partculas.

El efecto de la forma de las partculas es poco importante en hidrometalurga, y muy difcil de modelizar.

Cuando dos minerales conductores estn en contacto elctrico en una solucin, el de potencial ms electronegativo se va a disolver preferentemente.

La velocidad de cualquier reaccin aumenta con la porosidad, ya que la difusin es ms fcil y/o hay una mayor superficie de reaccin.

La reactividad de los granos de minerales es fuertemente afectada por factores tales que orientacin cristalina, inclusiones, dislocaciones e impurezas.

En general, la prctica industrial de la lixiviacin presenta diferentes sistemas de operacin que se seleccionan de acuerdo a factores tcnicos y econmicos en el anlisis de un proyecto, algunos de los cuales son: ley de la especie de inters a recuperar, reservas de mineral, caracterizacin mineralgica y geolgica, comportamiento metalrgico, capacidad de procesamiento, etc. Una forma de clasificar los mtodos de lixiviacin es: Lixiviacin de lechos fijos: - in situ, in place - en botaderos - en pilas - en bateas Lixiviacin de pulpas: - por agitacin, a presin ambiente - en autoclaves