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UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA METALÚRGICA Laboratorio de Estequiometria

Profesor: Ing. Ginna Alejandra Jiménez Tovar

PROCESO DE LIXIVIACIÓN

1.INTRODUCCIÓN La disolución o lixiviación es un proceso mediante el cual se elimina por aplicación de un disolvente un componente de la mena que es soluble en el y posteriormente se separa de la parte no disuelta de la mena. El proceso de lixiviación comprende las operaciones siguientes:    

Puesta en contacto del disolvente con el material a lixiviar Separación de las fases obtenidas por la parcial o total lixiviación Precipitación de la disolución del metal de interés Separación del disolvente en cada una de las operaciones anteriores para volverlo a utilizar

La lixiviación tiende a la disolución de una sal metálica en un líquido o a la formación de un compuesto metálico entre el metal y el ácido que constituye el disolvente y que sea soluble en él. Los dos procesos pueden ser activados por el mayor contacto entre la mena y el disolvente o por la elevación de la temperatura, por eta razón es conveniente que en el proceso de lixiviación exista agitación y una temperatura un poco más elevada que la del ambiente, de manera controlada. También es necesario manejar otro tipo de variables como presión, tipo de reactivos, concentraciones. 1.2 HISTORIA La palabra lixiviación viene del latín: “Lixivia, -ae” sustantivo femenino que significa lejía. Los romanos usaban este término para referirse a los jugos que destilan las uvas antes de pisarlas, o las aceitunas antes de molerlas. En la actualidad, se denomina lixiviación, al lavado de una sustancia pulverizada para extraer las partes solubles. Se denomina también a una de las formas de obtener oro, para ellos se usa la lixiviación con cianuro a la mena de oro para purificarlo. ¿Qué es una mena? En la naturaleza, los metales normalmente se encuentran en compuestos (normalmente combinados con oxígeno o azufre). Estos compuestos están mezclados en rocas o minerales llamados menas. Una mena es un mineral que contiene suficiente metal como para que merezca la pena que el metal sea extraído. Las principales menas del cobre son: calcopirita, bornita y malaquita. Alrededor de un 50% del cobre mundial procede de la calcopirita y la bornita.

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Lixiviación Natural La lixiviación produce el desplazamiento de sustancias solubles o dispersables (arcilla, sales, hierro, humus, etc.); y es por eso característico de climas húmedos (Pluvisilva, etc.). Esto provoca que los horizontes superiores del suelo pierdan sus compuestos nutritivos, arrastrados por el agua; se vuelvan más ácidos, ya que queda compuestos insolubles (Aluminio); y a veces, también se origine toxicidad. También se pierden grandes cantidades de fertilizantes, al igual que los compuesto nutritivos. En climas muy húmedos, la vegetación natural (sobre todo la forestal) sirve de protección contra lixiviación. Cuando el hombre la destruye, este proceso se acelera considerablemente y la retención de nutrientes en la zona radical se interrumpe (ya no hay raíces). Otras formas de contribuir a la lixiviación son mediante el empleo de fertilizantes con elevada acidez, el riego excesivo y cultivos que retienen muchos nutrientes del suelo. Este proceso se ve asociado también a los fenomenos de Meteorización Lixiviación Química Minera. La lixiviación es un proceso en el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido, mediante la utilización de un disolvente liquido. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida, lo que produce una separación de los componentes originales del sólido. Algunos ejemplos son: – El azúcar se separa por lixiviación de la remolacha con agua caliente. – Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas, como los de soya y de algodón mediante la lixiviación con disolventes orgánicos. – La extracción de colorantes se realiza a partir de materias sólidas por lixiviación con alcohol o soda. Dentro de esta tiene una gran importacia en el ámbito de la metalurgia ya que se utiliza mayormente en la extracción de algunos minerales como oro y plata. También se utiliza en Tecnología Farmacéutica. En los yacimientos de cobre de minerales oxidados, el proceso de obtención de cobre se realiza en tres etapas que trabajan como una cadena productiva, totalmente sincronizadas: Lixiviación en pilas. Extracción por solvente. Electroobtención.

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Agentes lixiviantes mas utilizados: 

EL AGUA



LAS DISOLUCIONES DE SALES EN AGUA(SULFATO FERRICO, CARBONATO DE SODIO, CLORURO DE SODIO, CIANURO DE SODIO, SULFATO DE SODIO, TIOSULFATO DE SODIO).



AGUA DE CLORO.



ACIDOS (SULFURICO, CLORHIDRICO, Y NITRICO).



BASES (HIDROXIDO DE SODIO Y AMONIO).

El Agua.-Tiene pocas aplicaciones como agente lixiviante (pues en la naturaleza los minerales solubles en agua son relativamente escasos). Las disoluciones de sales en agua: - Carbonato de Sodio, para menas de Uranio. UO2 +3Na2CO3 +H2O +1/2O2 --- Na4 [UO2 (CO3)3] +2NaOH -

Cloruro de sodio, para el sulfato de plomo PbSO4 + 2NaCl --- Na2SO4 +PbCl2 PbCl2 +2NaCl --- Na2 [PbCl4]

-

Cianuro de sodio, para menas de Au y Ag. 2Au + NaCN +O2 + 2H2O ---2Na [Au(CN)2] +2NaOH + H2O2

-

Sulfuro de sodio, para sulfuro. Sb2S3 + 3Na2S ----- 2Na3[SbS3]

-

Tiosulfato de sodio, para el cloruro de plata producido en algunas tostaciones. 2AgCl + Na2S2O3 --- Ag2S2O3 + 2NaCl Ag2S2O3 + 2Na2S2O3 --Na4[Ag2(S2O3)3]

-

Sulfato Férrico.-La cuprita, Cu2O y la Calcocita, Cu2S, requieren para disolverse completamente una solución ácida del sulfato férrico

Agua de Cloro.-Se utilizó para lixiviar menas de oro, pero se abandonó al descubrir el proceso de cianuración.

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ACIDOS: -

Ácido sulfúrico.-Es el más efectivo con muchas menas, se utiliza, diluido y concentrado e incluso mezclado con ácido fluorhídrico. Es barato y menos corrosivo. Las menas oxidadas son fácilmente solubles en H2SO4 diluido. CuCO3.Cu(OH)2 + 2H2SO4  2CuSO4 +CO2 + 3H2O ZnO + H2SO4  ZnSO4 + H2O Las impurezas, tales como óxido de Fe, se disuelven: Fe2O3 + 3 H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3 H2O

OTROS ACIDOS, como el HCl y el HNO3,se utilizan en menor proporción. BASES : -

NaOH.-Se utiliza para disolver Aluminio a partir de la Bauxita

-

HIDROXIDO DE AMONIO.-Se utiliza para extraer metales que forman aminas solubles.

-

La lixiviación con bases presenta las ventajas siguientes: o Pocos problemas de corrosión o Mayor adecuación para menas carbonatadas o Mayor selectividad, puesto que los óxidos de Fe. No son atacados

METODOS Y EQUIPOS PARA LIXIVIAR La facilidad de disolución y la riqueza de la Mena, son factores para determinar el método a emplear, los más comunes son: 

Lixiviación “In Situ”.-El disolvente se vierte en pozos naturales o artificiales. El método se basa en el hecho de que, cuando se tritura la Mena sulfurada de modo que lleguen a ella el aire y el agua, las porciones sulfuradas se descomponen y se forman sulfatos solubles. La gran ventaja del método se debe a que es muy económico y con él se obtiene cobre de menas completamente inaprovechables hasta ahora. Este método se utiliza para menas de cobre con muy baja ley. La Mena se lixivia durante largos periodos de tiempo.



Lixiviación de montón.-La Mena de baja ley se amontona en ella hasta una altura de unos 8 m. En la parte alta del montón se hacen algunos canales de distribución, y

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sobre ellos se dirige el líquido de lixiviación, que consiste en agua o ácido sulfúrico. Se vierte en la cima y la disolución lixiviada se va recogiendo en la base. Algunas veces se hacen perforaciones verticales, con el objeto de facilitar la circulación del agua y, al mismo tiempo, facilitar la circulación de aire, que ayuda al proceso de lixiviación. 

Lixiviación en cuba.-El material que se ha de lixiviar, se coloca en un tanque, equipado con un falso fondo provisto de medio filtrante. El disolvente se añade por la boca del tanque y se deja colar por entre el material. Estos tanques se colocan de tal modo que se emplea un sistema de contracorriente, los que contienen menos sólidos, se añaden al último tanque y el líquido más diluido, al primero, y se bombea de un tanque a otro hasta que llega al último tanque, casi saturado. Este procedimiento es adecuado para material poroso y arenoso.



Lixiviación de pulpas con agitación.-Se preparan moliendo el material(pulpa de menas, concentrados, calcinados, etc.)

1.3 LIXIVIACION DE Cu Hablando de lixiviación de cobre, podemos decir que existen tres tipos de lixiviación : I.

Lixiviación en DUMP .-Sulfuros y óxidos de baja ley de operaciones a cielo abierto a gran escala .Puede durar varios años .La operación se realiza sin chancar .

II.

Lixiviación en Heap .-Mineral oxidado poroso .El ciclo de tratamiento puede durar unos meses Puede estar chancado o sin chancar .

III.

Lixiviación VAT .-Mineral oxidado de cobre chancado. El ciclo de tratamiento dura unos días. 1.4 . MATERIAL PARA DESARROLLAR EL LABORATORIO     

Homogenizador Frascos de vidrio Mineral tostado Ácidos comunes Elementos de protección personal

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1.5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Utilizamos el mineral de calcopirita en malla 200-140 y preparamos una solcuion de hcl (acido clorhidrico + agua destilada) PREPARAR SOLUCION DE:

𝑀=

#𝑚𝑜𝑙 𝐿 𝑆𝑙𝑛

HCL  1.5 M 𝜹𝒉𝒄𝒍 = 1.18 𝑔/𝑚𝑙 PmHcl= 36.5 g / mol

Despejamos #mol

#𝑚𝑜𝑙 = 𝑀 × 𝐿 𝑠𝑙𝑛 #𝑚𝑜𝑙 = 1.5𝑀 𝑥 0.20 𝐿 #𝑚𝑜𝑙 = 0.3 𝑚𝑜𝑙 Utilizamos un factor estequiometrico para calcular los gramos de hcl a utilizar.

0.3 𝑚𝑜𝑙 ∗

36.5 𝑔 = 10.95 𝑔 1 𝑚𝑜𝑙

Multiplicamos por la pureza y la dividimos en 100%

10.95 𝑔 ∗

37% = 25.59 𝑔 100%

Finalmente dividimos los gramos de hcl obtenidos por la densidad del mismo y sacamos los ml de hcl que utilizaremos para nuestra solucion.

29.59 𝑔 = 25.07 𝑚𝑙 1.18 𝑔/𝑚𝑙 Aplicamos en un vaso de precipitado 20 ml de agua destilada y lo mezclamos con 25.07 ml de hcl (acido clorhidrico). Luego aforamos el vaso de precipitado hasta completar nuestra solucion en 200 ml. Luego introducimos el mineral de calcopirita ya tostado en un frasco de plastico y lo mezclamos con la solucion de hcl. Sellamos el frasco y lo colocamos en una maquina de homogenizacion giratoria para proceder con la lixiviacion, esta maquina giro por cuatro horas y finalmente la detuvimos y bajamos nuestra muestra.

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A continuacion se procedio con la filtracion en el cual se utilizo un erlenmeyer de 400 ml, envudo y dos filtros, y realizamos la filtracion separando el CUSO4 del Hierro. Y notamos que el resutado de esta solucion es un liquido Azul.

1.6 ELEMENTOS DE PROTECCION PERSONAL (EPP)

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1.7. CUESTIONARIO 1. Identificar la reacción química del proceso de lixiviación. 2. Calcular el reactivo límite para el disolvente.

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