Lixiviación

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Lixiviación

Mora Martin1*, Facultad de ingeniería química y agroindustria, Escuela Politécnica Nacional, Ecuador

Resumen

La lixiviación es un procedimiento de extracción sólido-líquido que se realiza se encuentra en la clasificación de proceso hidrometalúrgico. El objetivo de la práctica es determinar la influencia de la agitación y concentración de ácido en la lixiviación de concentrado de cobre, también determinar el espesor de la capa de Nernst, así como también, determinar el mecanismo controlante mediante cálculos metalúrgicos para analizar el proceso de lixiviación de óxidos de cobre. Se pesaron 10g de calcina una balanza analítica, luego se colocaron en un vaso de precipitación. Después se midieron 30mL de H2O y se colocaron en el vaso de precipitados. Se agitó la mezcla durante 2.5 minutos. Se repitió el proceso para los tiempos de 5, 10, 20 minutos, después se realizó la misma metodología para ensayos sin agitación y a diferentes concentraciones de ácido, 20g/L, 50g/L y 200g/L. se obtuvo una máxima recuperación del metal en la solución de ácido sulfúrico de 50g/L con agitación de 400 rpm a los 10 minutos, obteniéndose una recuperación máxima de 95.43%. Se concluyó que el valor del espesor de la capa de Nernst fue de 0.86 micras y depende mucho de la agitación y la concentración de ácido.

ABSTRACT

Leaching is a solid-liquid extraction procedure that is performed in the hydrometallurgical process classification. The objective of the practice is to determine the influence of agitation and acid concentration in the leaching of copper concentrate, also to determine the thickness of the Nernst layer, as well as to determine the controlling mechanism through metallurgical calculations to analyze the process of leaching of copper oxides. 10 g of calcine was weighed out on an analytical balance, then placed in a beaker. Then 30 mL of H2O was measured and placed in the beaker. The mixture was stirred for 2.5 minutes. The process was repeated for the times of 5, 10, 20 minutes, then the same methodology was carried out for tests without agitation and at different concentrations of acid, 20g/L, 50g/L and 200g/L. a maximum recovery of the metal was obtained in the 50g/L sulfuric acid solution with stirring at 400 rpm at 10 minutes, obtaining a maximum recovery of 95.43%. It was concluded that the value of the thickness of the Nernst layer was 0.86 microns and it depends a lot on the agitation and the acid concentration.

Introducción

El cobre es un metal muy demandado tanto en la industria como en la vida cotidiana, su extracción es de gran importancia para sus principales países productores como Chile. Actualmente la mayor parte de la producción de cobre utiliza calcopirita (sulfuro de hierro y cobre) como materia prima, a pesar de contener únicamente una concentración de cobre entre 30-40%. Para su procesamiento se requieren de procesos pirometalúrgicos como la tostación. Otros minerales de los cuales se extrae el cobre son la calcocita, cuprita, covellina, etc. (Domínguez, 2017)

Las aplicaciones de este metal pueden ser muy variadas desde joyería hasta electrónica, la mayor aplicación es en cableado de circuitos eléctricos, ya que es el metal no-noble con mejor conductividad eléctrica. También por su alta conductividad térmica se lo utiliza en intercambiadores de calor para la fabricación de serpentines, así como en tubería de agua caliente. Otra aplicación importante es en joyería ya que sus aleaciones tienen colores atractivos. (Domínguez, 2017)

El ángulo de contacto es aquel ángulo que forma una gota de líquido sobre una superficie sólida como se muestra en la figura 1.

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Figura 1. Ángulo de contacto  (Aulton, 2004)

La información que proporciona el conocimiento del ángulo de contacto es saber si el líquido es afín a la superficie sólida, en otras palabras, si el líquido moja la superficie, si el ángulo de contacto es menor a °90 se puede decir que el líquido moja la superficie, mientras que si el ángulo es mayor a °90 se dice que el líquido no moja. (Aulton, 2004)

El equipo que se suele utilizar para la determinación del ángulo es el medidor de ángulo de contacto, es un dispositivo óptico que irradia una luz hacia una pantalla graduada. El medidor deja caer una gota de líquido en la superficie con una jeringa micrométrica. Luego en la pantalla proyectada se puede medir el ángulo de forma directa. En la figura 2, se puede apreciar cómo se mide. (Adendorf, 2012)

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Figura 2. Medición de ángulo de contacto (Adendorf, 2012)

La lixiviación es un procedimiento de extracción sólido-líquido que se realiza se encuentra en la clasificación de proceso hidrometalúrgico. Es un procedimiento en el cual se utiliza un líquido que actúa como disolvente para la disolución de un elemento en concreto dentro de un mineral, usualmente un metal. El tipo de lixiviación más utilizado en la industria metalúrgica es la cianuración para la extracción de oro, también es muy utilizado la lixiviación del cobre. (Morral, 2021)

Los factores que afectan la cinética de la lixiviación pueden ser: pH, potencial redox, actividad de iones, temperatura, presión, agitación, etc. Dependiendo del tipo de lixiviación que se va a realizar, se tomarán en cuenta varios aspectos, por ejemplo, si el mineral es de baja ley, no es necesario realizar una lixiviación con agitación, simplemente una lixiviación estática en pilas puede ser la mejor alternativa.  (Morral, 2021)

La cinética de lixiviación está controlada prácticamente por la difusión de los reactivos en el líquido a través de la capa de Nernst hasta llegar al sólido que se requiere lixiviar, mientras más delgada sea la capa más rápida será la lixiviación. Para adelgazar esta capa lo máximo posible se suele utilizar una agitación suficiente para que la difusión de los reactivos sea muy alta. La temperatura al igual que la agitación ayuda a que se difunda más rápido el agente lixiviante hacia el mineral. (Hernández & Rivera, 2013)

El objetivo de la práctica es determinar la influencia de la agitación y concentración de ácido en la lixiviación de concentrado de cobre, también determinar el espesor de la capa de Nernst así como también, determinar el mecanismo controlante mediante cálculos metalúrgicos para analizar el proceso de lixiviación de óxidos de cobre.

Metodología

Se partió de una muestra de calcina obtenida de tostación oxidante a 550°C y λ=1.5, con tamaño de grano de 150 micras con la siguiente composición química y mineralógica:

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