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LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO Ing. Danyer S. Girn Palomino

UNIVERSIDAD DE CONCEPCINFACULTAD DE INGENIERADEPTO. DE INGENIERA METALRGICA

Proceso de Fusin/ConversinCuFeS2Cu2SCuSFe2S

OtrosEscoriaGasesCobre a Refinacin electrolticaCu3AsS4Efectos negativos de la EnargitaProblemas Ambientales.Problemas en el proceso.Estabilizacin y disposicin de As

Leyes ambientales estrictas y yacimientos tendientes a contener ms contaminantes obligan a investigar nuevos procesos.

LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA1.-INTRODUCCIN

Las alternativas para tratar concentrados calcopirticos contaminados con arsnico se basan en la separacin del As del Cu Cu del As.Flotacin selectiva Lixiviacin selectiva Concentrado sin As a fundicinConcentrado con As Procesos Combinados Sulfurizacin (380C) y lixiviacinCuFeS2(s) +S(g) = CuS(s) + FeS2(s)Enargita estableMedios de lixiviacinSulfato .Cloruro. Sulfato-Cloruro.LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA1.-INTRODUCCIN

Antecedentes de lixiviacin sulfuros en medio sulfato-cloruro-oxgeno.

La disolucin de sulfuros en medio sulfato es frenada por la formacin de una capa poco porosa de azufre elemental amorfo.

En medio sulfato-cloruro-oxgeno se produce una capa porosa y discontinua de azufre elemental cristalino.(Cheng et al. 1991,Lawson et al. 1992, Lu et al. 2000, entre otros).

Procesos industriales BRAS (1984 ), CELS (2004).LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA1.-INTRODUCCIN Tabla 1. Lixiviacin de sulfuros de cobre en el medio sulfato-cloruro-oxgeno.

Lixiviacin de enargita en medio cido

Brown y Sullivan (1934) lixiviaron enargita natural con 5% sulfato frrico a 25C. Solo 3% de Cu fue disuelto en 146 das.

4Cu3AsS4 + 35O2 + 10H2O = 12Cu2+ + 4H3AsO4 + 16SO42- + 8H+

Dutrizac y MacDonald (1972) lixiviaron enargita natural y sinttica a 85C con 0.1 M Fe3+, 0.1M H2SO4. En 7 das disolvieron 50% de Cu.

Cu3AsS4 + 11Fe3+ + 4H2O = 3 Cu2+ + AsO43- + 4S + 8H+ +11Fe2+

Herreros y colaboradores (2002) estudiaron la lixiviacin de enargita natural en cloro naciente.

Cu3AsS4+ 11.5Cl2 + 12H2O = 3Cu2++ 2SO42- + 2S + AsO43- + 24H+ + 23Cl-

LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA1.-INTRODUCCIN

2.-FUNDAMENTACIN DE LA INVESTIGACIN.

2.1 Definicin del problema.2.2 Hiptesis.2.3 Objetivos.

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2.-FUNDAMENTACIN DE LA INVESTIGACIN2.1 Definicin del problema

A la actualidad se evitan tratar concentrados de calcopirita con alto contenido de arsnico (Cu3AsS4). Se requiere tecnologa para el tratamiento de concentrados con alto As.

No se conoce el comportamiento de la la enargita en el medio H2SO4-NaCl-O2. Medio adecuado para lixiviar sulfuros de cobre.


2.-FUNDAMENTACIN DE LA INVESTIGACIN 2.2.- Hipotesis del estudio La enargita reacciona produciendo S y consumiendo H2SO4 reaccin(2.1) y/o reacciona produciendo cido reaccin(2.2).

4Cu3AsS4 + 35O2 + 10H2O = 12CuSO4 + 4H3AsO4 + 4H2SO4 (2.1)

4Cu3AsS4 + 11O2 + 12H2SO4 = 12CuSO4 + 4H3AsO4 + 16S + 6H2O (2.2)La cintica global de la enargita es controlada por la reaccin qumica en la superficie de la partcula y se ajusta al modelo cintico.

LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA(2.3)

2.-FUNDAMENTACIN DE LA INVESTIGACIN2.3 Objetivos

Objetivo general.

Generar tecnologa para el tratamiento de concentrados contaminados con arsnico.

Objetivos especfico.

Estudiar y evaluar el comportamiento cintico que presenta la enargita en el medio sulfato-cloruro-oxgeno. H2SO4-NaCl-O2.Sugerir la reaccin qumica que sigue la enargita al reaccionar en medio sulfato-cloruro-oxgeno.LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

3. TERMODINMICA DE DISOLUCIN DE ENARGITA

Equilibrio entre sistemas acuosos y minerales puede ser realizado con diagramas pH-Eh.Estabilidad o inestabilidad de minerales en contacto con soluciones.Caractersticas de las soluciones en las que un compuesto es inestable.Sistemas As-S-H2O y Cu-S-H2O adecuados para el anlisis de la termodinmica de enargita.LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

3. TERMODINMICA DE DISOLUCIN DE ENARGITA Compuesto estableH3AsO4Fig. 1 Diagrama Eh-pH sistema As-S-H2O actividades de As=10-6, S=10-3 (Brookins, 1988).


Fig. 2 Diagrama Eh-pH sistema Cu-S-H2O a 25C, 1 atm y 1M S, Cu.

LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA3. TERMODINMICA DE DISOLUCIN DE ENARGITA Compuestos estables

Cu2+HSO4-SO42-

Metaestabilidad del S

Oxidacin parcial de azufre hasta azufre elemental.

4Cu3AsS4(s) + 11O2(g) + 24H+(aq) = 12Cu2+(aq) + 4H3AsO4(aq) + 16S(s) + 6H2O(aq).

G= 178.601 Kcal/mol

Oxidacin total de azufre hasta sulfato.

4Cu3AsS4(s) + 35O2(g) + 10H2O(aq) = 12Cu2+(aq) + 4H3AsO4(aq) + 16SO42-(aq) + 8H+.

G= 805.464 Kcal/mol

3. TERMODINMICA DE DISOLUCIN DE ENARGITA LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

4.- TRABAJO EXPERIMENTAL

4.1 Materiales utilizados4.2 Equipos experimentales y procedimientosLIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

4.- TRABAJO EXPERIMENTAL4.1 Materiales utilizados

Mineral de enargita de compaa mineral el Indio (molienda/clasificacin).Muestras enviadas a anlisis de As por mallas (Tabla 2) Tabla 4.1 Porcentaje de enargita por fraccin por tamao.

Oxgeno extra puro, H2SO4, NaCl, pro anlisis (Merck).


4.- TRABAJO EXPERIMENTALCaracterizacin del concentrado de enargita fraccin -230+270

Tabla 4.2 Porcentaje en peso de especies constituyentes.LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

Reactor de Lixiviacin

Reactor esfrico de vidrio (2 L)(5) Condensador (9 ) Baln de Oxgeno. Calefactor (6) Termocupla. (10) Registrador de temperaturaAgitador electromecnico (7) Frita. (11) Dispositivo muestreador.Vstago del Agitador. (8) Flujmetro. (12) Frita del muestreador

LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA4.2 Equipos experimentales y procedimientos

(1) Extractor Soxhlet.(2) Condensador.(3) Filtro (porta muestra).(4) Matraz.(5) Termmetro.(6) Entrada de agua.(7) Salida de agua.(8) Salida de gas.(9) Vaso de precipitado.(10) Plancha calefactora.

Equipo de extraccin de SLIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA4.2 Equipos experimentales y procedimientosResiduoDe lixiviacin

5.- RESULTADOS Y DISCUSIONES


Resultados y Discusiones

Fig 5.1. Efecto de la velocidad de agitacin, condiciones 100C, 1.5M NaCl, 0.25M H2SO4, 0.3 L/min de O2, dp 63+53 m.

LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIANivel mnimo de la capa lmite

Fig. 5.2. Efecto del flujo de oxgeno, condiciones:100C, 1.5M NaCl, 0.25M H2SO4, 1040 RPM, dp 63+53 m, t=2h.

LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIAOxidante O2 intemperieMxima transferencia de O2 a fase lquida

Fig. 5.3. Efecto de la concentracin de H2SO4, condiciones: 100C, 1.5M NaCl, 900 RPM, 0.3 L/min de O2 dp 63+53 m.LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIACompuesto soluble de AsEfecto de la flotacin

Fig. 5.4 Efecto de la concentracin de NaCl, condiciones: 100C, 0.25M H2SO4, 900 RPM, 0.3 L/min de O2, dp 63+53 m. LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIAEfecto del Cl- Contina

Fig. 5.5 Efecto del tamao partcula las condiciones fueron 100C, 1.5M NaCl, 0.25M H2SO4, 900 RPM, 0.3 L/min de O2.LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

Fig. 5.6 Efecto de la temperatura condiciones: 100C, 1.5M NaCl, 0.25M H2SO4, 900 RPM, 0.3 L/min de O2, dp 63+53 m. LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIAAlta dependencia de la T sugiere un control qumico

Formacin de azufre elemental. Fuentes de azufre elemental que aporten en los residuos.Pirita (9.6%)2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+

Calcopirita (0.45%)CuFeS2 + 4H+ + O2 = Cu2+ + Fe2+ + 2S + 2H2O

Enargita (70%) (0.0228 de S en 2 gr de muestra)4Cu3AsS4 + 11O2 + 24H+ = 12Cu2+ + 4H3AsO4 + 16S + 6H2O

Tabla 4.1.- Resultados anlisis de azufre con CS2. LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

Fig. 5.7 Pruebas de lavado, condiciones: 100C, 1.5M NaCl, 0.25M H2SO4, 900 RPM, 0.3 L/min de O2, dp 63+53 m, 2g.LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

Ajuste y Validacin de un modelo cintico.Fig. 5.8 Ajuste de modelo cintico para control qumico. LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIABuen ajuste

No se ajustaFig. 5.9 Ajuste del modelo cintico para control por difusin en capa porosa. LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIAAjuste y Validacin de un modelo cintico.

Fig. 5.10 Representacin de Arrhenius para la lixiviacin de enargita en el sistema sulfato-cloruro-oxidante.

LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIAEA=15.48 Kcal/molControl por reaccin qumica

REACCIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO O2 + 4H+ + 4e- = 2H2OEnargitaCu3AsS4 + 4H2O =

4S + AsO43- + 3Cu2+ + 8H+ + 11e-

4Cu3AsS4+ 11O2(g) + 24H+ = 12Cu2+ + 4H3AsO4 + 16S + 6H2O4H+O2(dis)4e-LIXIVIACIN DE ENARGITA EN MEDIO SULFATO-CLORURO-OXGENO UNIVERSIDAD DE CONCEPCIN DEPTO. INGENIERA METALRGIA

CONCLUSIONESDebido a la presencia de azufre elemental en los residuos de lixiviacin y al efecto favorable del H2SO4, se concluye que la enargita se disuelve en el medio sulfato-cloruro-oxgeno siguiendo:

4Cu3AsS4 + 11O2 + 24H+ = 12Cu2+ + 4H3AsO4 + 16S + 6H2O.

El modelo de control qumico en la interfase de reaccin para un ncleo esfrico que se reduce, describe bien la cintica de reaccin de enargita. La EA aparente fue de 15.48Kcal/mol.

La adicin de iones cloruro favorece la reaccin al formar una capa porosa o discontinua de azufre sobre la superficie de las partculas, generando un eficiente paso de los reactivos.


FIN

GRACIAS

Por lo general, las personas encargadas de realizar una presentacin deben proporcionar material tcnico a una audiencia que no suele estar familiarizada con el tema o el vocabulario. Este material suele ser complejo y excesivamente detallado. Para presentar material tcnico de forma eficaz, tenga en cuenta las siguientes directrices de Dale Carnegie Training.Evale la cantidad de tiempo disponible y organice el material. Limite el rea del tema que va a tratar en la presentacin. Divida la presentacin en segmentos definidos. Siga una progresin lgica sin desviarse del tema principal. Concluya la presentacin con un resumen, repitiendo los pasos importantes o elaborando una conclusin lgica.Tenga siempre en mente a la audiencia. Por ejemplo, asegrese de que los datos son claros y la informacin es relevante. Intente que el vocabulario y los detalles sean adecuados para la audiencia. Utilice pruebas para respaldar los puntos o procesos clave. Preste atencin a las necesidades de los oyentes y conseguir una audiencia ms receptiva.

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