CEMENTACIN

CEMENTACIN

Por los alumnos:Melani Sanchez Yescas Asignatura: HidrometalurgiaPedro Yedra Alvarado Profesor: Javier Jurez Islas IntroduccionUno de las ms antiguos, pero ms eficaz, de los procesos hidrometalrgicos para la recuperacin de disoluciones con valores metlicos de la solucin acuosa es la cementacin, un proceso que fue reportado por primera vez en el siglo 16. En principio, la reaccin electroqumica de cementacin, o la reduccin de contactos , es relativamente simple, implica la descarga de un ion de metal noble (es decir, el ion a ser cementado) a expensas de un metal ms reactivo. En los tiempos modernos se ha utilizado ampliamente para la recuperacin de Metales y la purificacin de los electrolitos. Ejemplos clasicos de importancia industrial incluyen: la cementacin de cobre con el hierro, la cementacin de oro de soluciones de cianuro con polvo de zinc, cadmio y cementacin de soluciones de sulfato de zinc electroltico con zinc metlico.En la ltima dcada un importante esfuerzo de investigacin se ha dedicado a comprender mejor el antiguo arte de la cementacin. Algunas prcticas, as como muchos estudios tericos, se han reportado en la literatura. La novedad ms importante desde el punto de vista industrial ha sido el desarrollo de los conos de cementacin de cobre, diseado para reemplazar procesos comunes de la metalrgia extractiva en los ltimos aos. El xito que estos conos han logrado, en comparacin con los lavadores tradicionales son notables, as se pueden realizar a partir de una comprensin bsica de los principios que rigen la reaccin de cementacin cobre. adems la realizacin de su xito se debe a su aceptacin y uso por la industria. Un reciente instalacin de tres conos de Nchanga Consolidated Copper Company en Chingola, Zambia

Precipitacin con bateas o canaletas gravitacionales

Este es elsistemams antiguo para la cementacin de cobre y se basa en el uso de recipientes o bateas hechas de hormign con fondo demadera. La base de estas bateas tiene una pendiente de 2%, lo que permite el escurrimiento de las soluciones desde una punta hacia la otra.

Precipitacin con equipos rotatorios discontinuos

Estos equipos fueron desarrollados enAlemaniaen la dcada del 60, y se les conoce como "fall-trommels". Cada reactor de estos equipos est formado por una botella deacerocilndrica, cerrada y con un extremo semi-esfrico. Su capacidad alcanza a los 33 metros cbicos y tiene un eje inclinado a unos 25 grados por encima de la horizontal. A su vez, el reactor cuenta con los mecanismos necesarios para rotar lentamente sobre el eje a unas 0,3 rpm, similar a la rotacin que mantienen los camiones que transportancemento.La gran ventaja de estos reactores en relacin al uso de las bateas, es que logran mantener la chatarra enmovimientopermanente, con lo que el cobre depositado se despega continuamente, generando nuevas superficies de precipitacin y pudiendo as alcanzar grandes rendimientos.La reaccin bsica de cementacin est dada por la ecuacin

Representacin esquemtica de un micro celda electroltica en sistemas de cementacin.

M1 M1+Z1+Z1e-M2 M1+Z2+Z2e-

La reaccin se denomina electroqumica, en oposicin a una reaccin redox qumica, en el sentido de que los electrones no se intercambian en el mismo sitio, sino ms bien las reacciones de clulas medio estn separados por una distancia arbitraria, finito que requiere que la fase de Identificacin del sol ser un conductor o semiconductor. Adems, la cementacin debe distinguirse de la deposicin electroltica en la que la fuente de electrones es de un generador en lugar de un metal menos noble.Potencial Estndar a 25C

La mayora de las reacciones de cementacin comunes exhiben grandes cambios negativos de energa libre, y en general las reacciones se pueden considerar para ir a la terminacin en un sentido termodinmico. La variacin de energa libre estndar en cada pareja se puede calcular a partir de las las potencialidades medio celulares dados En particular, es importante tener en cuenta que las actividades inicas son controlados tanto por reacciones de complejacin y la fuerza inica de la solucin.Como era de esperar, en algunos aspectos, la cementacin es anloga a la deposicin electroltica. En los sistemas de cementacin el nodo y el ctodo estn en cortocircuito y la densidad de corriente se controla con ms frecuencia por la concentracin de los iones metlicos de descarga en los sitios catdicos, debido a los procesos de difusin, mientras que en la electrlisis tal no es necesariamente el caso. La velocidad de reaccin, que es equivalente a la densidad de corriente, es la respuesta ms frecuentemente usado por los investigadores para caracterizar un sistema de cementacin dado. Un anlisis detallado de las reacciones de cementacin en trminos de teora electroqumica ha sido dada por Wadsworth.Una forma prctica de pensar en la cintica de la reaccin de cementacin es trazar las curvas corriente-potencial para las clulas medio respectivos involucrados en la reaccin de cementacin.Estos diagramas se conocen como diagramas de Evans y se han utilizado en el anlisis de las reacciones de corrosin. En esencia, los diagramas son simplemente la superposicin de dos (polarizacin) curvas corriente-potencial. En corrientes muy bajas el potencial, E0, es equivalente a la potencial de electrodo reversible. Como E se hace ms negativa (catdica) que E0, los iones metlicos comienzan a ser reducidos. En algn momento el potencial comienza a variar linealmente con el registro i. Esta regin de la curva de polarizacin se conoce como la regin de Tafel y la pendiente de la parte lineal de la curva de polarizacin se conoce como la pendiente de Tafel. Para valores grandes negativos de potencial, la densidad de corriente alcanza un valor mximo, la densidad de corriente lmite. Curva de Polarizacion

Las curvas de polarizacin se puede determinar experimentalmente o se calcula siempre que el cambio de los coeficientes de densidad de corriente y de transferencia son conocidos.El uso de los diagramas de Evans en los sistemas de cementacin se ilustra mejor con algunos ejemplos tomados de alimentacin. En estos sistemas, se supondr que las curvas de polarizacin son independientes, que las zonas catdicas y andicas son iguales y que no hay resistencia hmica entre el ctodo y el nodo. Adems, los diagramas se construyen para velocidades de transferencia de masa calculada para un disco que gira a 100 rad / seg. La caracterstica ms importante de estos diagramas es que demuestran muy claramente si la reaccin se controla mediante una reaccin electroqumica.Para el primer ejemplo, el diagrama (Cu / Fe) Evans. El punto de interseccin de las curvas de polarizacin determina el potencial mixto para la reaccin y la etapa de control de la velocidad. Debido a que las curvas de polarizacin se cruzan la curva de cobre catdico en la regin limitada de difusin, se esperara que la reaccin se controlado por transferencia de masa de cprico a la superficie de reaccin. Muchos investigadores han encontrado que esto es cierto a partir de estudios experimentales de cementacin.Diagrama de Evans (Cu / Fe)

Con otro ejemplo, considere el sistema (Fe / Zn) se lleg a una conclusin diferente. En este caso, el punto de interseccin se produce en la regin de Tafel de la curva de polarizacin y uno esperara que la reaccin sea controlado electroqumicamente.Diagrama de Evans (Fe / Zn)

El criterio para el control qumico es que la curva andica se cruzan la curva catdica en la regin Tafel.En un diagrama idealizado de Evans se puede observar que la reaccin qumica puede ser evaluada en base transferencia de masa . Diagrama Idealizado

Como puede verse a partir de la ecuacin,la tasa de cementacin, como en la mayora de reacciones heterogneas, est determinada por la zona lbil en que el ion de metal noble se va a reducir. Sin embargo, esta zona en parametros es mucho ms compleja de lo que uno podra sospechar inicialmente. De hecho,la zona que controla la velocidad de reaccin observados experimentalmente se determinado por la naturaleza de la superficie de depsito. En consecuencia, entonces sera o no sera razonable para sospechar que la constante de velocidad para una reaccin sistema dado sera una funcin de las variables que afectan a la estructura de la superficie de depsito. Para procesos electrolticos estas variables son bien reconocido a ser:TemperaturaConcentracin del Ion metlicoAgitacinConcentracin de ligadosDensidad de corrienteAgentes de AdicinMETALES ACTIVOS FORMACION DE PARTICULAS POROSAS

METALES INACTIVOS PARTICULAS FINAS FACTORES QUE AFECTAN LA REACCION

k=D / XEN SISTEMAS SOLIDO LIQUIDOS AUMENTA LA AGITACION MECANICA Y TURBULENCIA SI SE TIENE UN CONTROL DE DIFUSION , SE TIENE UN CONTROL DEL VALOR DE LA CTE K Y TENEMOS U MAYOR CONTROL DE LOS SISTEMAS HIDROMETALURGICOS.

DESPUES DE QUE LA CAPA LIMITE ES ALCANZADA DESPUES DE ESTO LA K ES DEPENDIENTE DEL VALOR DE TURBULENCIA O FLUJO.TEMPERATURA LA VELOCIDAD DE REACCION DEPENDE DE LA TEMPERATURA LA ENERGIA DE ACTIVACION APARENTE PUEDE SER CALCULADA CON LA ECUACION DE ARRENIUS

K= A (-Ea/RT)OCURRIENDO UN COMPORTAMIENTO LINEAL .LAS ECUACIONES CONTROLADAS POR DIFUSION EN UN LIQUIDO ES GENERALMENTE ENTRE 2-3 KCAL /MOL CUANDO EL PROCESO ES CONTROLADO POR UNA REACCION QUIMICA ES DE 10 KCAL /MOL.