Un sistema complejo como la lixiviación en pilas se consigue mediante el ejercicio de modelación, asi como el refrán
scientsInforme26 de Marzo de 2017
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BIOPILA DE LIXIVIACION
¿Por qué se necesita modelar biopilas?
- Para definir el comportamiento ideal de una biopila determinada
- Para diagnosticar problemas en las biopilas existentes
- Para encontrar el diseño óptimo de nuevas biopilas
- Para ayudar al desarrollo de tecnologías de nuevas biopilas
¿Por qué deberíamos modelar biopilas?
- Un sistema complejo como la lixiviación en pilas se consigue mediante el ejercicio de modelación, asi como el refrán
Recuerde “MODELAR ES DIRIGIR”
¿Qué debe contener un modelo realístico de lixiviación en pilas?
- Una representación exacta de la cinética de todas las reacciones químicas y biológicas pertinentes
- Un adecuado modelo realístico de flujo de fluidos y transporte de calor y masa
- Un completo y adecuado modelo de especiación química
Recuerde: “PILAS SON REACTORES”
Problemática
- Rápido agotamiento de las reservas de minerales oxidados ha obligado a explotar depósitos sulfurados
- Solo aquellos que sean capaces de llevar a cabo operaciones eficientes de minado y procesamiento, serán líderes en la industria
- A pesar del éxito industrial, muy poco se conoce de los fenómenos que gobiernan el comportamiento en pilas de biolixiviacion
- Un exitoso diseño y operación puede:
- Incrementar la vida útil de la mina
- Permitir tratar materiales que antes en considerados desechos
- Ayuda a disipar el potencial drenaje acido
Antecedentes
- Una pila es un reactor de lecho fijo, heterogéneo y catalítico, construido sobre una superficie inclinada. Los espacios vacíos de lecho se llenan con solución lixiviante y aire y opera así bajo condiciones variables de saturación
- Así, se pueden identificar 5 fases distintas:
- Fase solida del aglomerado (incluyendo sus poros)
- Liquido saturado intraparticula
- Fluido estático que permanece entre glómeros gracias a un equilibrio entre fuerzas capilares y de gravedad
- Drenaje libre o solución móvil percolando por gravedad como riachuelo
- Espacio lleno de aire
Fenómeno de escala de grano
- Matriz silicatada a través de la cual, los sulfuros se distribuyen como granos y venas.
- Disolución acida de minerales silicatados tales como cuarzo, feldespatos y biotita, ocurren en menor cantidad, pero son la mayor fuente de K+ para la precipitación de jarosita.
- El mecanismo por el cual, la bacteria promueve la oxidación del sulfuro no ha sido totalmente resuelto, hay fuertes evidencias, que el ion férrico es el principal oxidante
El mecanismo no se conoce si es térmico, químico y electroquímico
Quimica y cinetica de la oxidación abiótica de la Pirita
Abiótica: Intentar predecir como el férrico puede reducir a la pirita
- En soluciones acida de sulfato férrico, la oxidación de los sulfuros puede llevarse a cabo en presencia de oxigeno molecular, pero mas importante es la acción del férrico.
- La mayor velocidad de oxidación de la pirita por férrico, se atribuye a la formación de un puente persulfido entre el Fe3+ y la superficie mineral vía azufre: Fe-S-S-Fe(H2O)5(OH)+2 (El enlace azufre azufre)
- A diferencia del hierro, el oxígeno no puede formar ducho puente, es decir estados de transición
- El mecanismo de oxidación de la pirita aun no ha sido definido adecuadamente, debido a la complejidad de la química de especies acuosas de azufre y de la presencia de múltiples reacciones de transferencia de electrones.
- Inicialmente se pensó que el sulfato era el único producto final, pero varios estudios han confirmado la formación de azufre elemental y sulfato a través de dos rutas independientes.
- Solo se platera la estequiometria de reacción global.
Reacciones
Calcosina
Oxidación incompleta
Anódica 1: [pic 1]
Catódica 1: [pic 2]
Reacción 1: [pic 3]
Reacción global que es una fuente de energía
Anódica 2: [pic 4]
Catódica 2: [pic 5]
Reacción 2: [pic 6]
Reacción Global
[pic 7]
Oxidación completa
Anódica 1: [pic 8]
Catódica 1: [pic 9]
Reacción 1: [pic 10]
Anódica 2: [pic 11]
Catódica 2: [pic 12]
Reacción 2: [pic 13]
Reacción Global
[pic 14]
Tiene muy poca incidencia de la velocidad de la ocurrencia
Agente Oxidante: Férrico
Oxidación incompleta
Anódica 1: [pic 15]
Catódica 1: [pic 16]
Reacción 1: [pic 17]
- La necesidad de lo generado un agente oxidante definido en este caso férrico
- Al transformar la calcocita liberando cobre soluble y covelita
- La limitante química me permite emplear la actividad bacteriana
- Si se puede raspar la formación de covelita la cual no se puede hacer a nivel de forma
Anódica 2: [pic 18]
Catódica 2: [pic 19]
Reacción 2: [pic 20]
En el caso de la formación de azufre elemental seria nociva
Reacción Global
[pic 21]
Oxidación completa
Anódica 1: [pic 22]
Catódica 1: [pic 23]
Reacción 1: [pic 24]
Anódica 2: [pic 25]
Catódica 2: [pic 26]
Reacción 2: [pic 27]
Reacción Global
[pic 28]
Calcopirita
Agente Oxidante: Oxigeno
Oxidación incompleta
Anódica : [pic 29]
Catódica : [pic 30]
Reacción General:
[pic 31]
Calcular el me permite predecir la cantidad de oxidación termodinámicamente es posible[pic 32]
Oxidación completa
Anódica : [pic 33]
Catódica : [pic 34]
Reacción General:
[pic 35]
Agente Oxidante: Férrico
Oxidación incompleta
Anódica 1: [pic 36]
Catódica 1: [pic 37]
Reacción 1: [pic 38]
Anódica 2: [pic 39]
Catódica 2: [pic 40]
Reacción 2: [pic 41]
Reacción Global
[pic 42]
Oxidación completa
Anódica 1: [pic 43]
Catódica 1: [pic 44]
Reacción 1: [pic 45]
Anódica 2: [pic 46]
Catódica 2: [pic 47]
Reacción 2: [pic 48]
Reacción Global
[pic 49]
Pirita
Oxidación completa
Anódica : [pic 50]
Catódica : [pic 51]
Reacción General:
[pic 52]
Agente Oxidante: Férrico
Oxidación incompleta
Anódica : [pic 53]
Catódica : [pic 54]
Reacción General
[pic 55]
Oxidación completa
Anódica : [pic 56]
Catódica : [pic 57]
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