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CINETICA DE LIXIVIACION

2014

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD:

IGMMG

CURSO:

FISICOQUIMICA II

INFORME:

LIXIVIACIÓN EN FRIO Y

CALIENTE PROFESOR: ALUMNO:

ING. LUIS PUENTE PAJUELO CABALLERO

JEERSSON HOORDAW

2015 1

CINETICA DE LIXIVIACION

2

CINETICA DE LIXIVIACION

RESUMEN En este laboratorio se trabajó la cinética de una reacción de lixiviación la cual es muy importante en el campo de la metalurgia; se trabajó con un mineral, el cual contenía cobre, y se le agregó una solución de ácido sulfúrico. Se agitó magnéticamente y se tomaron medidas cada 2, 4, 8, 12, 20, 30 y 50 minutos y se leyeron en el espectrofotómetro. Se trabajó con una solución a temperatura ambiente y una a 50°C; para la lixiviación a temperatura ambiente se obtuvo la siguiente ecuación mediante el método diferencial. -dC/dT = 0.017*C También se obtuvo una fracción convertida del proceso que nos permite aproximar el tiempo de desintegración del soluto; en este caso para obtener una recuperación de 95% se debe dejar la solución en contacto con el mineral por 81 minutos. Para la temperatura a 50°C se prosigue con los mismos pasos y obtenemos una ecuación cinética es: -dC/dT = 0.012*C La energía de activación salió según los datos: E = 2183.16 Cal

MARCO TEÓRICO 3

CINETICA DE LIXIVIACION Cinética Química Estudia la velocidad de reacción, sus mecanismos y la aplicación en el diseño de reactores. Velocidad de Reacción ( dC / dt ) Es el cambio de concentración ( C ) de una sustancia reaccionante ( o producto ) respecto al tiempo ( t ). Ecuación Cinética Para una reacción de la forma A – B La ecuación cinética es: En función del producto B la ecuación sería: Dónde: - dCA / dt K n CA dCB / dt

- dCA / dt = K · CAn + dCB / dt = K · CBn

= velocidad de disminución del reaccionante A. = constante cinética. = orden cinético de la reacción. = concentración del reaccionante A en el tiempo t. = velocidad de formación del producto B.

Reacción de Primer Orden ( n = 1 ) Reacción de la forma A – Productos La ecuación cinética será: dCA / dt = - K · CA Integrando indefinidamente: Ln CA = - Kt + C1 La constante de integración (C1) se determina según condiciones iniciales para un tiempo t = 0 corresponde: CA = CA0 Reemplazando se tiene: C1 = Ln CA0 La ecuación integrada será: Log CA = - Kt / 2,3 + Log CA0 Lixiviación Es también el proceso que se usa en la metalurgia, para trabajar los minerales principalmente oxidados. Desde un tiempo a esta parte se realiza la lixiviación de minerales sulfurados de cobre mediante procesos de lixiviación bacteriana. En el caso de la lixiviación de los minerales de oro (óxidos) el diseño de los pads son de acuerdo a la morfología de la zona, de acuerdo a esto estaremos iniciando los detalles para la selección del tipo de Pad, ya sea pad reutilizable, expandible o el caso de lixiviación tipo valle (caso de Pierina).

PRESENTACION DE DATOS

4

CINETICA DE LIXIVIACION

- A temperatura ambiente: - Método Integral, Asumiendo el n = 1. tiempo (min)

Transmit C. Absorba [Cu] g/L ancia dilución ncia

0.5

78.2

5.5

2

78.6

5.5

4

76.4

5.5

8

74.4

5.5

12

74.1

5.5

20

72.1

5.5

30

62

5.5

50

55.5

5.5

0.10679 0.74728 0.1265160 3247 099 66 0.10457 0.73177 0.1356217 7454 6077 92 0.11690 0.81804 0.0872206 6641 9018 73 0.12842 0.89866 0.0464033 7064 2665 01 0.13018 0.91094 0.0405096 1792 1293 11 0.14206 0.99409 0.0025735 4735 1659 7 0.20760 1.45272 0.1621848 8311 9908 78 0.25570 1.78929 0.2526827 7017 8464 89

- Se diluyó la muestra de 1ml con 0.5 de amoniaco y 4ml de agua.

5

LogC

CINETICA DE LIXIVIACION

Tiempo VS Concentración 0.3 0.2

f(x) = 0.01x - 0.13 R² = 0.96

0.1 Concentración (g/L)

Linear ()

0 -0.1

0 10 20 30 40 50 60

-0.2 Tíempo (min)

 Ecuación de la recta :

Log C = 0.008t - 0.13 Log C = K · t / 2, 3 + Log Co  Tenemos K = 0.0184.  Ecuación Cinética: -dC/dT = 0.0184*C

6

CINETICA DE LIXIVIACION Dxb , Método Diferencial.

tiempo (min) 0.5 2 4 8 12 20 30 50 [] patrón

Transmit C. Absorba [Cu] g/L ancia dilución ncia 0.10679 0.74728 78.2 5.5 3247 099 0.10457 0.73177 78.6 5.5 7454 6077 0.11690 0.81804 76.4 5.5 6641 9018 0.12842 0.89866 74.4 5.5 7064 2665 0.13018 0.91094 74.1 5.5 1792 1293 0.14206 0.99409 72.1 5.5 4735 1659 0.20760 1.45272 62 5.5 8311 9908 0.25570 1.78929 55.5 5.5 7017 8464

[]g/L* 1.83271 901 1.84822 3923 1.76195 0982 1.68133 7335 1.66905 8707 1.58590 8341 1.12727 0092 0.79070 1536

2.58

 Graficando

Tiempo VS Concentración 2 1.5 Concentración (g/L)

f(x) = 1.94 exp( -0.02 x ) R² = 0.87

1

Exponential ()

0.5 0 0 5 101520253035 Tiempo (min)

 Ecuación:

7

CINETICA DE LIXIVIACION −0.017 t

C=1.9491∗e

dC =−0.03313∗e−0.017t dT

Tinicial

Tfinal

Tprom

C*

0

10

5

1.790272 294

10

20

15

1.510389 746

20

30

25

1.274262 688

30

40

35

1.075050 597

40

50

45

0.906982 365

50

60

55

0.765189 111

8

LogC*

dC/dT

0.25291 0.03043031 9091 2 0.17908 0.02567298 9029 4 0.10525 0.02165939 8967 3 0.03142 0.01827326 8905 8 0.04240 0.01541651 1157 3 0.11623 0.01300637 1219

Log(dC/dT) 1.516693 595 1.590523 657 1.664353 719 1.738183 781 1.812013 843 1.885843 905

CINETICA DE LIXIVIACION

Log(-dc/dT) VS LogC 0 -0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

-0.5 Log(-dC/dT)

-1

Linear ()

-1.5 f(x) = 1x - 1.74 R² = 1 -2 Log C

 Log(-dC/dT) = T – 1.7696  Dónde:  N=1  Log K=-1.7696  K = 0.017  La Ecuación Cinética : -dC/dT = 0.017*C

Análisis según fracción de cobre reaccionado (α) Fracción reaccionada (  ) = (g Cu / l X Volumen) (%Cu X Peso de muestra)

TIEMPO

C

VOLUM EN

2 4 8 12 20 30 50

0.732 0.818 0.899 0.911 0.994 1.453 1.789

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

9

%Cu 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026 0.026

PESO MUESTRA(g ) 50 50 50 50 50 50 50

α 0.2815 0.3146 0.3458 0.3504 0.3823 0.5588 0.6881

CINETICA DE LIXIVIACION

Tiempo VS Fracc.reacc. 0.500 f(x) = 0.01x + 0.24 R² = 0.89

0.400 α

0.300 Linear ()

0.200

Linear ()

0.100 0.000 0

5

10

15

20

25

30

35

tiempo (min)

 Ecuación de la gráfica: α= 0.0085T + 0.2637.  Hallando el tiempo para una fracción convertida de 95% de cobre:  0.95 = 0.0085T + 0.2637  T=81 minutos.

10

CINETICA DE LIXIVIACION LIXIVIACIÓN EN CALIENTE tiempo (min)

Transmit C. ancia dilución

2

76.2

3.5

4

68.8

3.5

8

63.8

3.5

12

62.4

3.5

20

58.6

3.5

30

54.1

3.5

[] patrón

2.58

Absorb ancia 0.1180 4503 0.1624 1156 0.1951 7932 0.2048 1541 0.2321 0238 0.2668 0273

[Cu] g/L

[]g/L*

0.525645802

2.054354198

0.7232067

1.8567933

0.869119115

1.710880885

0.912027909

1.667972091

1.033534789

1.546465211

1.188052891

1.391947109

Tiempo VS Concentración 2 f(x) = 1.94 exp( -0.02 x ) R² = 0.87

1.5

Concentración (g/L)

1

Exponential ()

0.5 0 0

5 10 15 20 25 30 35 Tiempo (min)

C=1.977∗e−0.012 t dC −0.012t =−0.0237∗e dT

11

CINETICA DE LIXIVIACION

Tinicial

Tfinal

Tprom

C*

LogC*

dC/dT

0

10

5

1.8618 6848

0.269949

-0.022319819

10

20

15

1.6513 0.217833663 -0.019795904 2921

20

30

25

1.4645 0.165718325 -0.017557392 9762

30

40

35

1.2989 0.113602987 8156

40

50

45

1.1520 0.061487649 -0.013811134 9329

50

60

55

1.0218 0.009372311 -0.012249377 1509

12

-0.01557201

Log(dC/dT) 1.65130 9323 1.70342 4661 1.75553 9999 1.80765 5336 1.85977 0674 1.91188 6012

CINETICA DE LIXIVIACION

Log(-dc/dT) VS LogC 0 -0.1 -0.2 0 0.1 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 f(x) -1.6 = 1x - 1.74 R² =-1.8 1 -2

-0.2

Log(-dC/dT)

0.2

0.3

Log C

 Log(-dC/dT) = T – 1.9213  Dónde:  N=1  Log K=-1.9213  K = 0.012  La Ecuación Cinética : -dC/dT = 0.012*C

 Hallando la Energía de Activación: Log K1 / K2 = (E / 4.575)  (T2 – T1) / T1 · T2  Donde: K1 K2 T1 T2

= = = =

0.017 0.012 20 ºC = 293 ºK 50 ºC = 323 ºK E = 4.575 x Log (0.017) x ( 293x323 ) (0.012) (323 – 293) E = 2183.16 Cal

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Linear ()

CINETICA DE LIXIVIACION Fracción reaccionada TIEMPO

C 0.52564 5802 0.72320 67 0.86911 9115 0.91202 7909 1.03353 4789 1.18805 2891

2 4 8 12 20 30

%Cu

PESO MUESTRA(g )

α

0.5

0.026

50

0.202

0.5

0.026

50

0.278

0.5

0.026

50

0.334

0.5

0.026

50

0.351

0.5

0.026

50

0.398

0.5

0.026

50

0.457

VOLUM EN

Tiempo VS Fracc.reacc. 0.500 f(x) = 0.01x + 0.24 R² = 0.89

0.400 α

0.300

Linear ()

0.200

Linear ()

0.100 0.000 0

5

10

15

20

25

30

35

tiempo (min)

Conclusiones 

La ecuación cinética de lixiviación se preparó determinando un patrón y girando la gráfica para poder procedes como en cementación.

14

CINETICA DE LIXIVIACION   

 

El valor obtenido de la constante cinética por ambos métodos para los datos en frío salen casi lo mismo verificando la veracidad de la constante. Nos damos cuenta que la tendencia de la concentración Vs el tiempo exponencial ya que ningún proceso ocurre al 100% de efectividad. La Reacción fraccionada nos proporcional el dato de tiempo necesario para fraccionar una determinada cantidad de soluto, en este caso cobre proveniente del mineral. La Energía de activación es positiva lo que nos indica que el sistema requiere calor para ponerse en marcha. La fracción reaccionada es muy útil para la fabricación de equipos.

Recomendaciones

  

Se recomienda tomar varias medidas para eliminar el error, luego promediarlas para tener así una mejor toma de datos. Tratar en lo posible de leer las muestras al instante. Apuntar todos los datos que se puedan, para no tener el error por no contar con un dato.

BIBLIOGRAFIA

   

https://es.scribd.com/doc/109753809/Cinetica-de-la-lixiviacion http://repositorio.uchile.cl/handle/2250/104139 http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642013000100007&script=sci_arttext http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/geologia/v06_n11/modela_mat e.htm

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CINETICA DE LIXIVIACION 

https://es.wikipedia.org/wiki/Lixiviaci%C3%B3n

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