EXTRACCIN POR SOLVENTE SX

EXTRACCIN POR SOLVENTE SXEs el contacto entre dos lquidos inmiscibles e insolublesTiene como objetivo:PurificarConcentrarSeparar

Fase AcuosaFase OrgnicaEjemplo: Agua con Aceite

Extraccin

2RH + Cu+2 = R2Cu + 2 H+Organico Cobre diluido Organico Acidodescargado en solucin cargado Re-extraccin o Elucin

R2Cu + 2 H+ = Cu+2 + 2RHOrganico cido cobre concentrado Organico cargado concentrado en solucin descargado

CuFeAlMnClH+VFeAlMnClH+VH+H+H+CuCuCuCuHHHHHPLSRefinoOrgnico descargadoOrgnico Cargado

CuCuCuCuH+H+H+CuCuCuCuH+CuCuCuCuCuCuCuCuHHHHHOrgnico descargadoOrgnico Cargado

Fase organica

La fase orgnica est constituda por el reactivo orgnico o extractante, el cual se disuelve en una parafina (kerosene) en un cierto porcentaje en volumen, a fin de reducir la viscosidad, gravedad especfica y el costo volumtrico del extractante.Las concentraciones de extractante se mide en % v/v y flucta entre 10 a 25% v/v.

Propiedades de los extractantes

a) Extraer el mximo del elemento de inters y minimizar la cantidad de extractante a usar.

b) Elevada Capacidad de Saturacin, la capacidad de saturacin es la mxima concentracin de especies valiosas que puede retener.

c) Propiedades fsicas adecuadas para la transferencia de masa y separacin de fases, tales como: densidad, viscosidad, etc.

d) Selectividad, esta es una propiedad que mide la extraccin de determinadas especies en relacin con la extraccin de otras. Esta es una importante caractersticas del extractante, debido a que una baja selectividad produce una menor purificacin y adems sitios activos del extractante estarn ocupados por otros elementos no deseados, luego la capacidad de carga disminuir.

e) Fcil reextraccin, para que un extractante sea adecuado metalrgicamente, debe existir un mtodo sencillo y barato para recuperar las especies extradas. La habilidad de reextraccin de una solucin se mide por el coeficiente de reextraccin que es el recproco del coeficiente de extraccin.

f) Seguridad (bajo punto de inflamacin, baja toxicidad, etc.,)

g) Disponibilidad y costo, adems de medios baratos de regeneracin.

h) Estabilidad qumica bajo las condiciones de uso, un extractante debe ser relativamente estable, de tal modo que pueda ser usado en muchos ciclos de extraccin.

ELECTROOBTENCION DE COBRE

Electroobtencin de cobreObjetivos Recuperar cobre contenido en una solucin acuosa y obtener cobre metlico en forma de cobre catdico con una alta pureza, 99.999%.

ELECTRODEPOSITACION O ELECTROOBTENCION DE COBRELa Electrodepositacin de cobre, es la recuperacin del cobre como metal, a partir de una solucin electroltica, en una celda electroqumica.La electroobtencin de cobre, se realiza en una celda compuesta por una cuba con electrolito (solucin acuosa, con cobre y cido sulfrico en solucin, entre otros), y ctodos sobre los cuales se recuperar el cobre, y por nodos que deben ser inatacables, para evitar la contaminacin de la solucin y del depsito. El ctodo puede ser de cobre (tecnologa convencional de ctodos iniciales) o de acero inoxidable, y nodos de plomo.Bsicamente, en el ctodo se depositar el cobre metlico que hay en solucin (electrolito), y en el nodo, se produce la oxidacin del agua, producindose gas de oxgeno. Razn por la cual, vemos en los nodos producirse burbujas (oxgeno), burbujas que al salir fuera del electrolito, forman una neblina cida producto del arrastre de electrolito. En las celdas se colocan esferas u otro material, para controlar la emisin de neblina a la atmsfera.

Electroobtencin de cobreLIXIVIACINS-XELECTROOBTENCINCATODOS ELECTROOBTENIDOSELECTROLITO DESCARGADOELECTROLITO CARGADO

Procesamiento de minerales : electrometalurgia

Procesamiento de minerales : electrometalurgia

Electroobtencin de cobreAnodos: Plomo aleadoCtodos : Lminas cobre puro (99,99 % Cu)Planchas de acero inoxidable

Procesamiento de minerales : electrometalurgia

Procesamiento de minerales : electrometalurgia

Reacciones de ElectroobtencinReaccin Andica: H2O O2 + 2H+ +2eReaccin Catdica : Cu+2 + 2e CuoReaccin global: Cu+2 + H2O Cuo + O2 + 2H+ CuSO4 + H2O Cuo + O2 + H2SO4

Reacciones indeseadas de ElectroobtencinAndicas: Fe+2 Fe+3 + eCatdicas : Fe+3 + e Fe+2

O2 + 2H+ +2e H2O

Variables del proceso Electrolito (composicin, temperatura, flujo o circulacin).Densidad de corriente catdica.Dosificacin de aditivosTcnicas operacionales (deteccin cortocircuito, espaciamiento nodo-ctodo, etc.)

Variables del proceso ElectrolitoConcentracin cargados 45-55 gr/l Concentracin decargados 35-45 gr/lConcentracin de cido 140-170 gr/lTemperatura 40-55 oCFlujo de circulacin 100-200 l/min

Variables del proceso Densidad de corriente catdica 180 - 320 A/m2Dosificacin de aditivos.Calidad del depsito (protenas naturales solubles) Guarfloc 66 15-30 ppmInhibidor de la corrosin del nodo sulfato de cobalto 60-120 ppm

NEBLINA ACIDAAl fluir el electrolito a travs de la celda, se deposita el cobre en el catdo mediante electrlisis, lo que libera oxgeno en el nodo. Se permite la acumulacin de cobre en los catdos durante siete das. Al final del ciclo de siete das, se retiran los ctodos de las celdas y se recogen los depsitos de cobre (se despegan). Los catdos se devuelven a las celdas de electroobtencin y comienza de nuevo el ciclo de siete das. La evolucin de las burbujas de oxgeno en el nodo produce un vapor de electrolito rico en cido en el aire sobre las celdas. Cuando las burbujas llegan a la interfaz lquido/aire, se rompen y expulsan pequeas gotas de electrolito al aire. Este vapor de cido puede producir lesiones de irritacin a los operadores y personal de mantencin y corroer los componentes y equipos del edificio de electroobtencin.La descarga gaseosa de la celda, que contiene oxgeno producido en la reaccin electroqumica de la celda, transporta un vapor fino de la solucin de electrolito que contiene hasta 190 gramos por litro de H2SO4

Al fluir el electrolito rico a travs de las celdas de electroobtencin, se producen varios cambios:

El contenido de cobre del electrolito disminuye al depositarse cobre en los ctodos.

La concentracin de cido sulfrico aumenta, debido a la descomposicinde H2O en el nodo.

La temperatura del electrolito aumenta, debido al calor de resistencia y otras insuficiencias. Es importante controlar las condiciones del electrolito para mantener la calidad de los depsitos de cobre y para garantizar la eficiencia de la electroobtencin. No debe permitirse que el contenido de cobre descienda a menos de 32 gpl de cobre en el electrolito pobre. Por debajo de este nivel, la reduccin de la movilidad de los iones de cobre en la regin del ctodo produce depsitos ms blandos o porosos.

Es importante un depsito de cobre parejo y denso porque:

Cualquier porosidad o irregularidad en la superficie aumenta la posibilidad de que se adhiera xido de plomo a la superficie del depsito del ctodo.

Una vez iniciada, la nodulacin se puede acelerar, producindose contacto con el nodo. Esto provoca un aumento en la contaminacin por plomo del ctodo y reduce el rendimiento de corriente.

La porosidad de los depsitos de ctodo puede producir la oclusin del electrolito en el depsito, la cual no puede eliminarse mediante lavado. El electrolito atrapado aporta impurezas (hierro y sulfato) al producto final. De manera similar, la excesiva irregularidad de la superficie puede interferir con el lavado adecuado, haciendo que quede electrolito en la superficie del ctodo lavado.

REACCIONESa) REACCION CATODICA (-):M + ne- Mn+b) REACCION ANODICA (+):2 H O O + 4H + 4 e-22+

CELDA DE ELECTROLISISAVFCCeI+-IANODO(+)INSOLUBLECATODO (-)ELECTROLITO

REACCIONES PARA EL COBRE a) REACCION CATODICA (-):Cu + 2e- Cu 2+c) REACCION GLOBAL H O 1/2 O + 2H + 2 e-22+Cu2+ + H2O Cu + 1/2O2 + 2H+ b) REACCION ANODICA (+):

Ley de FaradayLa ley de Faraday establece que la masa de metal depositado es proporcional a la cantidad de corriente que circula a travs de la celda y al tiempo de operacin de la electrlisis.

El equivalente electroqumico (EEQ) de la substancia transformada, se define como la cantidad de sustancia que es afectada por el paso de una corriente de 1 A en 1 hora. El equivalente electroqumico de un metal queda determinado por las siguientes constantes :

Para el caso del cobre (EEQ = 1.18 kg/kA.h

Ley de FaradayProcesamiento de minerales : electrometalurgiadonde: m : es la masa depositada en (g)M : es el peso molecular del metal depositadon : es la valencia del in metlico en la solucinF : es la constante de Faraday ( 96.500 Coulomb/equivalente)I : es la corriente que circula en (A)t : es el tiempo de operacin de la electrlisis en (s)

Procesamiento de minerales : electrometalurgia

Eficiencia de corrienteLa masa que se obtiene con la ecuacin de Faraday (mF) es terica o estequiomtrica, ya que considera que toda la corriente que circula se aprovecha solo para depositar el metal, pero en los procesos reales de EW de cobre, hay reacciones parsitas y la masa depositada realmente (mR) es menor a lo que se esperaba.

La EFICIENCIA DE CORRIENTE se define como la razn entre la cantidad de cobre depositada y la que se debera haber depositado tericamente segn la ley de Faraday :

Como concepto, indica la fraccin de corriente que es efectivamente utilizada en la reaccin de depositacin de cobre. As, por ejemplo, si la EC es de 0.8 (80%), significa que solamente el 80% de la corriente est siendo tilmente utilizado y el 20% restante est siendo empleado en reacciones paralelas o parasitarias, fugas, etc.Por ejemplo, en EW de Cu, Reaccin principal :Cu2+ + 2 e- => Cu97 % IReaccin parsita :Fe3+ + 1 e- => Fe2+3 % I

CONSUMO DE ENERGIA (W)W = KWH/KgW = POTENCIA PROD. HORARIAW= V*I*10 KW m real Kg./h-3V = Voltaje en Volts (V)I = Intensidad de corriente en Ampere (A)M real = masa de cobre depositada

Electrorefinacin de cobre Disolucin andica del cobre impuro (cobre andico) y posterior depsito de cobre puro (cobre catdico)

Electrorefinacin de cobreObjetivos Eliminar las impurezas que perjudican las propiedades elctricas y mecnicas del cobre (As, Sb, O, S, Se, Te, Fe, Co, Ni, Pb).

Recuperar las impurezas valorizables (Au, Ag, metales del grupo del platino, y Se)

Electrorefinacin de cobreCONCENTRACIONFUNDICIONREFINACIONELECTROLITICACATODOS ELECTROREFINADOSANODOS CORROIDOSANODOS DE COBREBARROS ANODICOS

Electrorefinacin de cobre

Anodos:

cobre impuro (99,2 99,8 % Cu)

Ctodos : Lminas cobre puro (99,98 % Cu)

Planchas de acero inoxidable

Electrorefinacin de cobreElectrolito: Solucin cida de sulfato de cobre (40-55 gr/L de Cu+2 y 180 gr/L H+)Temperatura de trabajoAproximadamente 60o CDensidad de corriente 180 a 250 A/m2

Electrorefinacin de cobreMetales menos nobles que el cobrePasan desde el nodo a la solucin (As,Sb, Bi, Fe, Co, Ni, Pb)Metales ms nobles que el cobrePasan al barro andico son refractarios a la disolucin electroqumica (Au, Ag, sulfuros, selenuros y teluros de cobre y plata)

Electrorefinacin de cobreMantencin de la concentracin de cobreProceso de electroobtencinCalidad del depsito catdicoInhibidores de cristalizacin (tiourea, cola avitone)

Reacciones de ElectrorefinacinReaccin andica: Cu impuro Cu+2 + 2 e

Reaccin catdica: Cu+2 + 2 e Cu puro

Variables del procesoLa temperatura del electrolitoFlujo de electrolito a las celdasConcentracin del electrolito en las especies que sean de interesAnlisis qumico de nodos, ctodos, scrap, barro andico, electrolito descargado, etc.Duracin de los ciclos andicos y catdicos

ELECTROREFINACIONRESUMENLa electrorefinacin de un metal consiste en la disolucin andica del metal impuro y el posterior depsito catdico de este metal puro.El proceso de refinacin acuosa del cobre es el ms importante, pues prcticamente toda la produccin de cobre por pirometalurgia es electrorefinada. A menor escala, se practica tambin la electrorefinacin de Pb, Ni, Ag, Au y otros metales menores. La electrorefinacin de cobre tiene dos objetivos :Eliminar las impurezas que perjudican las propiedades electricas y mecnicas del cobre, tales como : As, Sb, Bi, O, S, Se, Te, Fe, Co, Ni y Pb.Recuperar las impurezas valorizables, como : Au, Ag, metales del grupo del Pt y Se.

FUNDAMENTOS TEORICOS DE LA CIANURACION Cianuracin de Oro y PlataDentro de los procesos extractivos para recuperacin de oro, la cianuracin es el proceso hidrometalrgico ms utilizado a nivel mundial, desde que fue patentado en 1887 y no ha podido ser reemplazado por otros procedimientos, dada la efectividad y economa asociada a este proceso.

Conceptos fundamentales de la cianuracin La cianuracin es el proceso electroqumico de disolucin del oro, plata y algunos otros componentes que. se. pueden encontrar en una mena aurfera, mediante el uso de una solucin alcalina de cianuro, que forma aniones complejos de oro, estables en condiciones acuosas. Este proceso implica una serie de reacciones que ocurren en la superficie del slido.

CIANURACION DE ORO

Elsner (1846) propuso la reaccin global de disolucin del oro mediante una solucin acuosa de cianuro, en presencia de oxgeno:4Au + 8NaCN + O2 + 2 H2O = 4NaAu(CN) + 4NaOHOro Cianuro Oxgeno Agua Complejo de SosaMetlico de sodio cianuro de oro custica

La reaccin global corresponde a una reaccin heterogneo que incluye 3 fases diferentes: Fase slida (oro metlico), lquido (agua, sales disueltas de cianuro), gas (oxgeno).

CIANURACION DE PLATA La plata metlica es ms lenta para disolverse que el oro en cianuro. Se presenta a veces como sulfuro o arseniatos que son menos solubles, la reaccin de disolucin del sulfuro de plata es la siguiente:

2AgS + 4 NaCN + 2H2O = 2 NaAg(CN)2 + H2S + 2NaOH

El cloruro de plata es muy soluble en soluciones de cianuro, formndose iones complejo AgCl + 2 CN = Ag(CN) + Cl

En las plantas que utilizan el proceso de cianuracin, las concentraciones normales de cianuro utilizadas estn entre 0,3 y 2 g/l (0,03 a 0,2 % de cianuro libre), Estos valores se pueden incrementar, en algunos casos hasta valores muy elevados, si en las menas se encuentran presentes minerales consumidores de cianuro, como los minerales de cobre, hierro , zinc, entre otros. El otro elemento imprescindible para el desarrollo de la reaccin, es la presencia de oxigeno , la cual esta limitada por su solubilidad en agua, que es de 8,2 mgO 2/ litro a nivel del mar y 25 C. Minerales de arsnico y antimonio, son consumidores de oxigeno, causando un efecto retardante en la solubilizacin del oro.

Factores que afectan la disolucin de oro Concentracin de CN- y O2 2Au + 4NaCN + 1/2O + H0 2NaAu(CN) + 2NaOH 193 g Au --> 98 g NaCN y 16 g O2 rea superficial y tamao del oro para [CN]/[O] = 6, la mxima velocidad de disolucin del oro es de 3,4 m/h, requirindose, un tiempo de 44 horas para partculas de oro de 150 m (malla #100) y 13 horas para granos de 45 m (malla #325).pH y alcalinidad La disolucin de oro disminuye si el pH > 11 y es significativa pH > 12,2. Temperatura Disolucin del oro se incrementa hasta T= 85 C, a T, mayor, disolucin oro bajaConstituyentes de la mena o procedentes de otros procesos Reactivos flotacin, cianicidas,etc.

cianicidas Los constituyentes del mineral que participan en estas reacciones consumiendo cianuro, se denominan cianicidas.

Cobre: 2Cu+ 3CN + 2OH ===> 2CuCN + CNO + HO Hierro el cianuro reaccionar con las sales de hierro disueltas y con algunos minerales de hierro, formando ferri y ferro cianuros.Zinc El zinc puede hallarse en las soluciones de cianuro del procesamiento de minerales, como resultado del ataque del ion cianuro a los minerales de zinc o por la adicin zinc en polvo para precipitar metales preciosos como una operacin unitaria del proceso. Por ejemplo, la esfalerita ZnS + 4NaCN + 2O ===> Zn(CN) + SO + 4Na Arsnico y antimonio son consumidores de oxigenoMercurio Los minerales de mercurio son moderadamente solubles en solucin de cianuro. Hg + 4CN Hg(CN)

Metodos de cianuracinLixiviacin en pilas Es uno de los procesos ms utilizados en la actualidad debido a los bajos costos de capital y operacional, adems que permite trabajar con minerales de baja ley porque se procesan grandes tonelajes. El mineral debe poseer una porosidad natural que permita al cianuro ingresar y reaccionar con el oro que se encuentra contenido en l, las partculas de oro deben ser finas para evitar tiempos muy grandes de tratamiento, tambin deben ser pobres en cianicidas , con poca arcilla y exento de minerales carbonaceos.Lixiviacin en Piscinas En este proceso, el mineral triturado , generalmente aglomerado o bien deslamado, se coloca en piscinas o pozas inundndolo con la solucin de cianuro, asegurndose que todo el mineral se moje, evitndose canalizaciones y zonas muertas que ocurren en la lixiviacin en pilas. El objetivo principal de este proceso es reducir el tiempo de cianuracin e incrementar el contenido de oro en las soluciones ricas. Su principal desventaja es el costo de inversin, el que es superior al que se necesita para la lixiviacin en pilas Lixiviacin por agitacinEs el mtodo de cianuracin que permite disolver ms rpidamente el oro contenido en el mineral con una alta recuperacin, tiene la desventaja de los altos costos de instalacin y operacin, por lo que se aplica a minerales que tengan leyes econmicamente interesantes y que adems no tenga gran cantidad de cianicidas. Este proceso funciona muy bien con minerales con tamaos inferiores a 150 micrones. Tamaos mayores, incrementan el gasto de las paletas de agitacin por efecto de la abrasin y existe mayor dificultad de mantenerlos en suspensin. La densidad de pulpa utilizada, varia entre 35 50 % de solidos, dependiendo del tamao de las partculas , la gravedad especifica y la presencia de minerales que incrementen la viscoisidad de la pulpa, como las arcillas

EJERCICIOS DE ELECTROOBTENCION DE COBRE Y CIANURACION.

1. Se quiere realizar un proceso de electroobtencin de cobre haciendo pasar una corriente de 4 Amperes durante 4 horas, de acuerdo a la ley de Faraday. que cantidad de cobre se debera depositar en el Ctodo?.

2.- Si en el Laboratorio de electroobtencin de cobre, despus de tres horas, se obtuvo un ctodo que pesaba 15,93 y si la eficiencia de corriente fue de un 90 % Cunto fue la intensidad de corriente que se aplico en esta experiencia?

3.- Se realiz una experiencia de electroobtencin de cobre para lo cual se utilizaron 710 ml de electrolito de cobre que contena inicialmente 44,83 gramos por litro de cobre y 186,9 gramos por litro de Acido Sulfrico, se hizo pasar una intensidad de corriente de 5 Amperes, despus de tres horas se detuvo la experiencia y se determino que la concentracin final de cobre en el electrolito era igual a 42,29 gramo por litro y la de cido de 190,9.Cunto cobre se deposito de acuerdo los resultados de las concentraciones de cobre en el electrolito, cuanto cido se form?, de acuerdo a la la ley de Faraday cuanto debi depositarse?.Si la masa real depositada fue igual a 17,1 gramos de cobre Cul fue la eficiencia de corriente?

4.- Basndose en el ejercicio anterior si el voltaje de celda fue de 2 volts Cunta fue la energa elctrica consumida?

5.- En una planta de cianuracin se procesan 40.000 toneladas da de un mineral de oro que contiene 0.6 g/ton , si la recuperacin de oro en este proceso es de un 60 % y en el proceso posterior de refinacin, el rendimiento es de un 95 % Cuntas onzas de oro se obtendrn mensualmente?.

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