eliminacionH2SMaximilianoCuevasMarioCancino.docx

Universidad de Santiago de ChileFacultad de Ingeniera Departamento de Ingeniera Metalrgica

"Eliminacin de emisin de acido sulfhdrico en planta de flotacin de molibdeno"

Integrantes: Mario CancinoMaximiliano CuevasProfesor: Jaime Simpson Asignatura: Tratamiento de FluentesFecha de entrega:

Resumen Los procesos metalrgicos en la industria del cobre, nos entregan productos de gran calidad, tales como ctodos de cobre, concentrado de cobre u otros derivados como el molibdeno, los cuales generan grande ganancias. Sin embargo es importante considerar el efecto medio ambiental que estos proceso provocan, por ejemplo emisiones de gases, impacto ambiental o efluentes metalrgicos. Aqu es donde juega un rol importante el control de nuestros procesos para as, minimizar el efecto en nuestro medio ambiente, esto lo logramos con nuevas tecnologas, optimizacin de nuestro procesos, control de nuestros procesos, etc. Los objetivos de nuestro proyecto es analizar nuevas tecnologas para el control de emisiones de con el fin de eliminar en un 100% la liberacin de este gas al ambiente, para as brindarle una mejor calidad de vida y trabajo a las personas de los alrededores y funcionarios de la planta. Los efluentes a tratar en el proyecto sern desde los que se introducen en el reactor para la flotacin selectiva del molibdeno, hasta el concentrado de Cu obtenido de la flotacin selectiva. En primer lugar se estudiar el funcionamiento de la planta concentradora de molibdeno. Luego se analizar los lugares en donde se produce emisin de . Una vez establecidos los lugares crticos se investigar las posibles tecnologas que se pueden aplicar al control de en la planta y se evaluar la factibilidad de implementacin y los costos asociados para as decidir cul es la mejor manera de eliminar las emisiones de

ndiceContenido1. Introduccin32. Objetivo42.1. Objetivo principal:42.2. Objetivos secundarios:43. Base terica53.1 Efectos en la salud del Gas H2S .104.- Desarrollo124.1 Circuito concentrado de Molibdeno124.2 Determinacin Agente Oxidante:136. Discusiones167. Conclusiones178. Bibliografa18

1. Introduccin Durante el proceso de la flotacin selectiva de la molibdenita se utiliza NaSH, reactivo que disociado y en presencia de H+ provoca . El es un gas que en pocas concentraciones produce un mal olor y en altas concentraciones provoca la muerte. Si bien en la planta no existen grandes emisiones de a la atmosfera, si existen leves emisiones que provocan un mal olor en el ambiente, el cual causa problemas a los habitantes aledaos a la planta y a los mismos trabajadores.

2. Objetivo2.1. Objetivo principal: Eliminar 100% las emisiones de , en los tanques espesadores.

2.2. Objetivos secundarios: Conocer el funcionamiento de una planta de molibdeno. Comprender los efectos dainos del , en la salud.

3. Base terica La molibdenita es un mineral sulfurado que presenta caractersticas de flotabilidad natural, las que se deben, entre otros factores a su estructura cristalina y al tipo de uniones que en ella existen. Al fracturarse este mineral, como producto de los enlaces que se rompen, se generan sobre su superficie dos tipos de reas: sitios apolares de baja energa (sitios caras) y sitios polares de alta energa superficial (sitios bordes). El habito de clivaje que presentan los cristales de hace que, sobre la superficie de las partculas, predominen los sitios apolares. Estos, por su naturaleza, manifiestan una no afinidad con lquidos de alta energa superficial, como es el agua, lo que explica el alto grado de hidrofobicidad natural de este mineral. En ocasiones, para la flotacin de molibdenita se emplean como colectores lquidos apolares, por ejemplo hidrocarburos saturados, que interaccionan con los sitios de baja energa superficial, presente sobre las partculas, formando una pelcula hidrfoba sobre el mineral. No se ha repostado el uso directo de colectores tipo sulfhdrico en la flotacin de molibdenita, no obstante, como este mineral se presenta por naturaleza, generalmente asociado a otras menas metlicas, la prctica usual de concentraciones, es obtener un concentrado mixto para luego separarlo por flotacin selectivas, por lo tanto al menos algunas etapas del proceso, el mineral entrara en contacto con colectores tiolicos y en partculas xantatos. Se ha comprobado que tiene lugar adsorcin de xantatos sobre molibdenita y que esta es a travs de la especia oxidada dixantgeno, pero existen numerosos aspectos de esta interaccin que estn poco claros, sobre todo los que dicen relacin con la diferencia de comportamientos que es de esperar entre los sitios de bordes polares, y en los sitos de caras apolares, que coexisten sobre las partculas de . Las reas inicas creadas en los bordes, generan una carga electica en la superficie y establece una diferencia de potencial entre las partculas y en el seno de la solucin. El pH para la cual la carga superficial se hace cero, se denomina punto de carga cero (PZC) o punto isoelctrico. Naturalmente, la ya que el carcter parcialmente hidrofbico de la molibdenita se debe al nmero de sitios inicos. Se ha mostrado adems, que el potencial zeta de la molibdenita es negativos sobre todo en el rango de pH. Se observa que el valor mnimo se encuentra entre pH 5,5 y 6,5, lo que corresponde al rango de flotabilidad mxima. Como anteriormente se sealaba, la tcnica utilizada para recuperar molibdenita desde un mineral porfrico de cobre es, primeramente flotar colectivamente obteniendo un concentrado mixto o colectivo, y luego procesar este concentrado de forma de depresar el cobre y flotar la molibdenita. para esto se utilizan agentes depresantes de cobre, de los cuales los ms usados son el sulfuro de sodio , y el sulfhidrato de sodio NaSH. En solucin, la ionizacin de ambos reactivos depende del pH de solucin. As las etapas de ionizacin de NaSH son las siguientes:

a) b) c)

Las constante de equilibrio muestran que bajo pH 5 no existe el ion y en pH 5 solo el 10% del ha sido ionizado a , mientras que entre pH 8 y 11 cerca del 90% de los iones corresponden a . La siguiente ionizacin ocurre a pH 12 igualndose las cantidades de y de y ya en pH 13 el 90% de los iones corresponden a . Se debe tener especial cuidado al diluir el NASH en agua, pues su descomposicin en gas es peligroso, ya que este es altamente toxico en altas concentraciones.

Figura 3.1 Efecto del pH sobre la descomposicin del . Es sabido que la depresin de los sulfuros de cobre con reactivos sulfurosos, depende fundamentalmente de la concentracin de iones en la solucin, ya que ellos son los responsables directos de la desorcin del xantato desde la superficie del mineral sulfurado. Los xantatos se adsorben en la superficie de los sulfuros de cobre a la forma de xantato cuproso quimisorbido y dixantogeno adsorbido fsicamente La desorcin del xantato desde la superficie del mineral hacia el seno de la solucin se producira principalmente desde la sal cuprosa CuX. Por desplazamiento qumico para formar sulfuro de cobre que es ms estable, y en menor grado por la reduccin del dixantgeno X. Luego las reacciones que rigen el fenmeno seran las siguientes CuX + HS- + OH- = CuS + H2O + X- + e-2X2 + HS- + 3/2 H2O = 4X- + S2O3- + 4H+3X2 + HS- + 3H2O = 6X- + SO3- + 7H+ Existen evidencias experimentales sobre la validez de la primera ecuacin, en cambio de las dos ltimas slo se sabe de posibilidad termodinmica, desconocindose su cintica. Cabe sealar, adems, que la accin depresora de estos reactivos no slo depende de su dosis inicial, sino ms bien de la concentracin residual del en el momento de la flotacin, sta va disminuyendo a medida que avanza la flotacin debido a la oxidacin de ste producida por el oxgeno disuelto sistema, proveniente del aire insuflado en el proceso. Luego la cantidad de iones necesaria para mantener depresados los sulfuros de cobre, es aquella ocupada en la desorcin del xantato y en la desactivacin de los sulfuros, ms una cantidad tal que garantice la existencia de un medio redactor, el cual es necesario considerando consume debido a la oxidacin. La depresin o reactivacin de los sulfuros de cobre, depende directamente de la velocidad de desaparicin de los iones . Es por esto la importancia de conocer las formas de consumo de estos iones. Los iones se consumirn en el proceso de quimisorcin donde se fijan a la superficie del mineral mediante un enlace covalente formando el sulfuro metlico, y en la reduccin del dixantgeno formando los iones tiosulfato y sulfito. Pero este consumo es poco significativo frente a la oxidacin que sufren los iones debido al oxgeno disuelto en el sistema, producto del aire inyectado para generar burbujas en el proceso de flotacin. La importancia de dicha oxidacin se debe a que esta es catalizada en la superficie de las especies mineralgicas, siendo aqu su velocidad mucho mayor que en el seno de la solucin. Se debe tener en cuenta, adems, que en los procesos de flotacin es normal operar con excesos de aire lo que hace aumentar a cantidad de oxgeno disuelto en el agua, La velocidad de oxidacin parece tener distinto grado dependiendo de la superficie catalizadora, ya que algunos minerales depresan con ms o menos facilidad que otros. As por ejemplo, la calcocita se deprime ms fcilmente que la calcopirita, lo que significa que el grado de catlisis de la calcocita es menor ya que la concentracin residual de iones debe ser mayor as poder tener una mejor depresin.

3.1 Efectos en la salud del Gas H2S El hidrgeno de sulfuro (H2S) es un gas txico y el peligro para la salud depende tanto de la duracin de la exposicin como de la concentracin. Este gas es irritante para los pulmones y en bajas concentraciones irrita los ojos y en tracto respiratorio. La exposicin puede producir dolor de cabeza, fatiga, mareos, andar tambaleante y diarrea, seguido algunas veces por bronquitis y bronconeumona (Sax y Lewis, 1989). Hay evidencias de sntomas adversos a la salud elevados en comunidades expuestas durante largo tiempo a niveles bajos de H2S en el medio ambiente (Bates et al., 2002; Legator, 2001), tales como en reas geotrmicas, y el desagradable olor de H2S puede ser molesto. Los sujetos asmticos no parecen responder tan prontamente a los niveles bajos de H2S como lo hacen al SO2. El olfato pierde el rastro del H2S cuando las concentraciones son inferiores al nivel de peligrosidad, de manera que las personas pueden tener poca alerta de la presencia del gas en concentraciones dainas. Grandes concentraciones pueden provocar parlisis del centro respiratorio, causando paro respiratorio, que puede conducir a la muerte. Si no ocurre el deceso durante el tiempo de exposicin, la recuperacin se produce sin complicaciones mdicas posteriores, aunque los sntomas pueden continuar durante varios meses (Snyder et al., 1995). Los umbrales de concentracin para efectos a la salud se describen en la tabla siguiente.

Tabla 3.1 Efectos en la Salud Exposicion H2S (Amoore, 1983; Baxter, 2000; Faivre-Pierret y Le Guern, 1983 y sus referencias; NIOSH, 1981; Sax y Lewis, 1989; Snyder et al., 1995).

4.- Desarrollo

4.1 Circuito concentrado de Molibdeno

Figura 4.1 Flow Sheet planta flotacin molibdeno4.2 Determinacin Agente Oxidante: Se sabe que para el proceso de flotacin de molibdeno se utiliza el reactivo NaSH el cual se disocia segn las siguientes reacciones:a) b) c)

1) Realizando un balance de a) se tiene:

2) Con lo obtenido en A realizamos un balance en b):

Si se quiere eliminar el , segn la ecuacin b), se debe eliminar el ion Esto se puede lograr agregando un agente oxidante a la solucin, como por ejemplo .d)

3) Con lo obtenido en 2, se realiza un balance en d):

Considerando condiciones normales de Temperatura y Presin:

Esto quiere decir que si se adiciona 56 g de NaSH, se necesitara 30,545 litros de , pare eliminar el ion , el cual mediante el equilibrio propuesto en b) har que el equilibrio se desplace hacia la derecha (Productos) promoviendo la eliminacin del .

Utilizamos como nuestro agente oxidante debido a que, el oxgeno necesario se obtendr del mismo aire el cual se compone en un 21% de Oxigeno. Por lo cual se necesitara:

Para as cumplir con los 30,545 litros de necesarios para la eliminacin del en su totalidad.

Para llevar a cabo el proceso de oxidacin de se utilizar un reactor ubicado antes del espesador nmero 2. Este reactor constar de un sistema de bombeo que nivelar el nivel del reactor y regular el tiempo de residencia de la pulpa dentro de este, para que el proceso conste del tiempo adecuado para la total eliminacin del .Adems el reactor constar con un sistema de inyeccin de aire, el cual se aportara al reactor por la parte baja de este, con el fin de que el aire suba a lo largo de toda la pulpa para que la totalidad des ion reaccione. El aire ser suministrado mediante un tapn poroso, el cual tiene el fin de crear la mayor rea posible de oxigeno dentro del reactor, lo cual se logra con burbujas pequeas. El flujo de pulpa ser suministrado por la parte alta del reactor y retirado por la parte baja, para asegurar que cada ion tenga la mxima posibilidad de oxidarse.Una vez que la pulpa pase por el reactor se bombear al espesador numero 2.

Figura 4.3 Esquema reactor

6. Discusiones

7. Conclusiones

8. Bibliografa

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