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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 4, N° 1, 1984
Sulfatación Selectiva de las Lateritas Niquelíferas de Loma de Hierro
Rubén Gómez y Sergio Miranda C.
Escuela de Ingeniería Química, U niversidad de Los Andes, Mé rida- Ve nez uela
Se estudia e! proceso de sulfatación selectiva de! mineral de níquel de Loma de Hierro (Estado Aragua, Venezuela) mediante elempleo de análisis térmico diferencial (DTA) y de termogravimetría (TGA). El análisis de la muestra empleada indica: Fe38.6%, Ni 1.62%, CoO.15%, MnO.73%, Cr 0.76%, Mg 1.74%, Si02 13.0%. El mineral se ataca con ácido sulfúrico en defícencia,e! óxido de hierro y e! de magnesio consumen la mayor parte de! ácido, la masa resultante se calienta para descomponer ejFe2(S04h de manera que e! SOl desprendido reaccione con los óxidos de Ni, Mn y Co residuales formando sulfatos solubles enagua. El desarrollo del proceso se sígue'medíanreD'I'Á, TGA y análisis químico de residuos. Para relaciones ácido puro a mine-ral de o; 1 a O. T y temperaturas entre 520 y720"C se determina: a) % de cationes que pasan a sulfatos solubles; b) cinética de ladescomposición del Fe2(S04h- Las condiciones óptimas de operacion se ubican en los alrededores de: 600 "Cy relación ácido amineraI0.3. Se solubiliza86% del Ni, 75% del Co, 86% de!Mn, 0% de! Cry 100% del Mg, La descomposición de! Fe2(S04)3 res-ponde a la ecuación cinética: .
5410019 k~ 11.47 ---
2.3 RT
Selective Sulfatization of Nickeliferous Laterites of Loma de Hierro
Selective sulfatiaatíon of the nickeliferous laterites ofLoma de Hierro was studied using differential thermal analysis (DTA)and thermogravimetric analysis (TGA) The analysis of the sample studied indicated: Fe 38.6%. Ni 1.62%, Co 0.15%. Mn 0.73%,CrO.76%, Mg 1.74%, Si0213.0%. Sulfuric acid was employed indeficiency to attack the mineral oxides. The oxides of íron andmagnesium consumed mostof the acid. After the acid treatment the resídue was heated to decompose the Fe2(S04h so thatthe S03 produced would react with the residual oxides ofNi, Mn and Co, forming water soluble sulfates. The deve!opment ofthe process was followed by DTA, TGA and chemical analysis of the residues. For ratios of pure acid to mineral fromO.1 toO.7and temperatures between 520 and 720°C it was determined that: a) the percentage of cations that pass to soluble sulfates; b)the kinetics of the Fe2(S04h descomposition. The optimum operating conditions are around 600 °C and with an acíd to mine-ral ratío of 0.3. The solubilities are: 86%of the Ni, 75% of the Co, 86% of the Mn, 0% of the Cr and 100% of the Mg.The decomposition of.the Fe2(S04h follows the kinetic equation:
5410019 k~ 11.47 ---
2.3 RT
1. GENERALIDADES
Los yacimientos de Loma de Hierro. Estado Ara-gua, Venezuela, se asocian con la masa más impor-tante de la faja de peridotita serpentinizada de laCordillera de la Costa. que en Aragua y Mirandaforma lineamientos subparalelos a lo largo del falla-miento regional que constítuye el límite de la forma-ción Paracotos. La masa de Loma de Hierro pro-piamente dicha, aflora unos 20 kilómetros al Sur deTejerías, formando un cuerpo continuo que seextiende por unos 21 kilómetros de distancia endirección N 70oE, desde unos 4 kilómetros al Oestedel caserío de Tiara, hasta las proximidades deTácata, con una anchura variable entre 1y:; kilóme-tros. El tonelaje del yacimiento determinado me-
diante el sistema de bloques, es de unos 55 millonesde toneladas con una ley promedio de 1.53% deníquel [1-3]. Los procesos hidrometalúrgicos paraextraer níquel desde sus minerales oxidados se basanen la solubilización selectiva de este elemento, conrespecto al hierro. En la lixiviación a presión conácido sulfúrico el Ni y ea pasan a la forma de sulfato,mientras que en el hierro permanece como óxido[4-11].
Al atacar el mineral con ácido sulfúrico a presiónatmosférica el Fe, Ni, Co, Mg, Mn pasan a la forma desulfatos solubles; si estos sulfatos se calientan a tem-peraturas sobre 600°C, algunos de ellos se descom-ponen de acuerdo a su estabilidad térmica. Así por ej.:el Fe2(SOj)\ se descompone antes que el NiSOJ•
Ahora bien, si la cantidad de ácido empleada inicial-
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mente está en deficiencia con respecto a los óxidos,sólo una parte de ellos pasa a sulfatos; al calentar estamezcla el SOl generado por descomposición de lossulfatos más inestables podría reaccionar con los óxi-dos correspondientes a los sulfatos más estables. Lamasa final al ser lixiviada con agua permitiría obteneruna solución de los sulfatos más estables entre losque encontraría la sal de níquel. Las reacciones dedescomposición de los sulfatos y las de formación apartir de SOl y óxido son acompañadas de cambiosde eritalpíax El anatlisis térmico diferencial permiteregistrar las' transformaciones energéticas que seproducen en una masa reaccionan te, determinán-dose el rango de temperaturas y las magnitudes de loscalores puestos en juego. El análisis termogravimé-trico permite determinar la ganancia o pérdida depeso de una muestra en función de la temperatura odel tiempo, si el proceso es iso térmico. Aprove-chando estas técnicas se estudian las reacciones dedescomposición y formación de sulfatos correspon-dientes a los elementos metálicos presentes en elmineral de níquel de Loma de Hierro,
lI. SULFATACION SELECTIVA [12-16]
Cuando un mineral oxidado de níquel se mezclacon una cantidad de ácido sulfúrico insuficiente parahacer pasar todos los óxidos a sulfato, el ácido se con-sume principalmente al reaccionar con el óxido dehierro y el de magnesio. La sulfatación del níquel ycobalto es deficiente. La reacción química procedede acuerdo a:
X20\ + 3H~SO-l ---X= Fe, Cr
XO + H2SO-l XSO.¡ + H20X= Ni, Co, Mg, Mn.
(1b)
Si la mezcla ácido sulfúrico-mineral se seca de 400 a500°C, cerca de un 60% d~-iiíquel;-'eE}ba1tQy~~nga-neso pasan a sulfato sin pérdida de azufre. Esta sUffa-tación es atribuida a la transformación parcial delsulfato de hierro soluble en sulfato insoluble, conliberación del trióxido de azufre que reacciona conlos óxidos residuales de acuerdo a la reacción:
Fe2(SO.¡)\ + H20 + XO --- 2 Fe(OH)SO.¡ + XSO.¡ (2)X= Mg, Ni, Co, Mn,
Esta reacción parece ser catalizada por la presenciade sulfatos de los metales alcalinos. Si se aumenta latemperatura de tostación de 650 a 700°C, el sulfatode hierro y el sulfato básico de hierro residuales, sedescomponen produciéndose las reacciones:
Fé201 + 3S0\
2 Fe(OH)S04
XO+ SOl XS04
X = Ni, eo, Mn, Mg.(5)
Parte del trióxido de azufre puede descomponerse:S03 502 + 11202 (6)
Parte del trióxido de azufre se regenera por reaccióndel dióxido de azufre con el sulfato férrico:
--'-- 2FeS04 + 2S03 (7)
El producto de la descomposición se lixivia con agua,de esta manera la mayor parte del níquel, cobalto,manganeso y magnesia entran en solución.
Tradicionalmente, el níquel y cobalto se precipitancomo sulfuros, ~haciendo pasar ácido sulfídríco apresión.
XSO.¡ + H2S ---X= Ni, Co.
(8)
Actualmente, se tiende a recuperar estos cationespor extracción selectiva con intercarnbiadores orgá-nicos líquidos
XS04+2RH ---X= Ni, Co.
(9)
III. ESTUDIO EXPERIMENTAL
lIL 1, INTRODUCCION
(3)
El estudio experimental se realizó de acuerdo ala siguiente secuencia:
---- ~----,_=-::-~epreparó una muestra representativa delmineral de níquel de Loma de Hierro.
-Se prepararon muestras de distintas relacionesácido/ mineral.
- Se realizaron los siguientes análisis:• Análisis químico de la muestra original.• Análisis químico de las muestras ácido/
mineral, antes del tratamiento térmico.• Análisis térmico diferencial (DTA) para
muestras de sulfatos puros, a tempera-tura programada.
• Análisis térmico diferencial (DTA) paralas diferentes relaciones ácido/mineral, atemperatura programada.
• Análisis termogravimétrico (TGA) paramuestras de sulfatos puros, a tempera-tura programada.
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• Análisis termogravimétrico (TGA) paralas diferentes relaciones ácído/míneral..atemperatura programada y a tempera-tura constante.
• Análisis químico de los residuos del TGAa temperatura constante, para las diferen-tes relaciones ácido/mineral.
III.2 . MATERIAS PRIMAS
-Muestra de mineral de níquel de composi-ción promedio:
FeNiCoMnCrMgSi02
%38.571.620.150.730.761.74
13.00 (inerte formado por silicatosdel tipo serpentita, DTA 00).
-Acido sulfúrico técnico de 9.8% (p = 1.8gr/cc).
I1I.3. PROCEDIMIENTO
a. Muestreo: Lasmuestras se obtuvieron direc-tamente del yacimiento, fueron secadas,molidas y cuarteadas para tener fraccionesrepresentativas.
b. Sulfatación: El mineral se hace reaccionarcon ácido sulfúrico en diferentes cantidadespara obtener muestras a distintas relacionesácido/mineral de acuerdo a la siguiente se-cuencia:-Se fija la relación ácido/mineral y se pesan
las cantidades de ácido sulfúrico concen-trado y mineral.
-Se diluye el ácido con agua para obteneruna masa homogénea al mezclarlo conel mineral.
-Se mezcla el mineral con la solución deácido sulfúrico.
-Se deja reaccionar durante 12 horas.-Se seca en la estufa a 100°C.-Se tritura en un mortero y se guardan en
frascos bien cerrados.c. Análisis T-érmico Diferencial (DTA): Se utiliza
el siguiente procedimiento:-Se coloca la muestra en una pequeña cáp-
sula de platino y se pesa.-Se coloca en una pequeña cápsula de pla-
tino un peso aproximadamente igual al dela muestra, de óxido de aluminio (AI203)
que actúa como referencia.
-La muestra (termocupla izquierda) y lareferencia (termocupla derecha) se colo-can en la celda base.
-Se fijan las condiciones de operación: tem-peratura inicial y final "C; velocidad decalentamiento "C/min. escala mv/In.
-Se calienta la muestra según el programa yse registran los resultados, obteniéndoseun gráfico que se representa en:O Abscisas: temperatura "e.• Ordenadas: variación de energía.
d. Análisú Termograuimétrico (TGA): Se utilizael siguiente procedimiento:-Se coloca la muestra en la termobalanza y
se pesa.-Se hace pasar una corriente de aire a través
del tubo de la termo balanza.-Se calienta hasta 400 "C y se pesa nueva-
mente en la termobalanza.-Se fijan las condiciones de trabajo:
a. Temperatura programada: °C/min.b. Isotérmicamente: min/in.
-Se corre la muestra según lo programado,y se registran los resultados, obteniéndoselos gráficos:a. Temperatura programada:
-Abscisas: temperatura 0e.-Ordenadas: % pérdida de peso.
b. Isotérmicamente:-Abscisas: tiempo.-Ordenadas: % pérdida de peso.
e. Análisis Quimico de los Restduos: Se analizanlos residuos de los TGA a temperatura cons-tante, determinándose por espectrofotome-tría de absorción atómica: Co, Fe, Ni, Cr, Mn,Mg.
IIL4. EQUIPO
-Sistema de análisis térmico DU PONT990.
-Espectrofotómetro de absorción atómicaPYE UNICAM 191.
m.s. CONDICIONES EXPERIMENTALES
-Relación ácido/mineral: 0.1, 0.2, 0.3,0.5,0.7.
-Rango de temperaturas: DTA, TGA.a. Programados: 300 a 1000 0e.b. Isotérmicas C: 520, 540, 580, 600,
610, 620, 640, 650, 660, 680, 700,720,730.
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III.6. RESULTADOS
-Composición de las mezclas ácido/ mi-neral, Tabla I.
-%Fe, Ni, Mn, Mg, Cr, Co, solubles en aguaantes del tratamiento térmico relaciónácido-mineral 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7.Fig. 1.
-Análisis térmico diferencial DTA.Se realizaron 15 corridas. ej.: DT A 4(Fig. 2).
-Análisis Termogravimétrico TGA.Se realizaron 37 corridas. ej.: TGA 3(Fig. 3).TGA 17 (Fig. 4).
-%Ni, Mn, Mg, Co solubles en agua despuésde tratamiento térmico relación ácido/mineral 0.1,0.2,0.3,0.5,0.7, Figuras 5,6,7.
111.7. ANALISIS DE RESULTADOS
Del registro de la pérdida de peso en función deltiempo se calcula la:
- Descomposición del FeiS04)3 y/ o equiva-lentes del sulfato de Ni y Co en función deltiempo, relación ácido/mineral 0.1, 0.2,0.3,0.5. Fig. 8.
- Variación de la concentración delFe2(S04)3 y/o equivalentes del sulfato deníquel y cobalto en función del tiempo.
Representación semilogarítmica:
a. Para distintas relaciones ácido/mine-ral, a 600°C, 640 °C, 680°C, Ej.:Fig.9.
b. Para distintas temperaturas, relaciónácido, mineral 0.1,0.2,0.3,0.5. Ej.:Fig. 10.
-De las pendientes de las rectas resultantesal representar semilogarítmicamente lavariación de la concentración delFeiS04h y/o equivalentes con el tiempose calcula la constante específica (k), paradistintas temperaturas, Tabla II, Fig. 11.
-De la pendiente de la recta resultante alrepresentar semilogarí tmicamente laconstante específica en función del in-verso de la temperatura se calcula la ener-gía de activación AE.
k= k,,' e -"E;RT
- AE 1log. k = --R-' T-+ log k"
2.3
AE= 54100 cal.log k" = 11.47.
IV. DISCUSION y CONCLUSIONES
IV.1. TEMPERATURAS DE DESCOMPO-SICION DE SULFATOS PUROS
Comparación de valores experimentales, corre-gidos de acuerdo a calibración, con valores de laliteratura.
Experimentales
TGA DTA
Sulfatos Litera-puros tura (56) Ti TI Ti TI
Fe2(S04)\ 480 470 680 480 660Cr2(S04)\ 460 650 480 680NiS04 848 620 820 650 820CoS04 735 660 820 700 860MnS04 850 760 950 730 970MgS04 1124
Ti= Temperatura inicial de descomposición.Tf= Temperatura final de descomposición.
No se encontró en la literatura el valor de la tempera-tura de descomposición del Cr2(S04L. Las diferen-cias entre los valores experimentales del DTA ydelTGA podría deberse a la diferente velocidad de calen-tamiento. Las diferencias entre los valores experi-mentales y los de la literatura pueden atribuirse a latécnica experimental empleada en su determinación.La pureza de los sulfatos empleados en estas determi-naciones pueden igualmente influenciar la tempera-tura de descomposición, ya que es posible que sus-tancias extrañas ea talicen el inicio de ·la reacción.
Entre las temperaturas experimentales de des-composición del sulfato de hierro Y.fa de los sulfatosde níquel y cobalto se tiene una diferencia de 150°Cque sería el margen en el cual se podría descomponerel primero para qu~ el SOl desprendido pueda reac-cionar con los óxidos de níq uel y cobalto que no pasa-ron a sulfatos. Este margen para los sulfatos de Mn yMg es aún más amplio. Este margen se reduce enforma significativa si se agrega la limitante de que lavelocidad de descomposición de los sulfatos deníquel y cobalto sean prácticamente cero en las con-diciones de operación. Una temperatura baja signi-
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fica igualmen te una descomposición lenta del sulfa tode hierro y por lo tanto, tiempo suficiente para que elSOl reaccione con los óxidos de níquel y cobaltoantes de ser arrastrado por el aire de la purga en el sis-tema de operación.
IV.2. SULFATACION
Análisis térmico diferencial de las mezclas mineral-ácido
Para una relación ácido/mineral = 0.1 se observasólo el pico correspondiente a la descomposición delos sulfatos de Ni + Co + Mn, la transformación tér-mica correspondiente a la descomposición delFe2(S04); casi no se registra, esto está de acuerdo conla Fig. 1 que indica que para esta relación ácido/mineral, prácticamente no hay formación de sulfatode hierro. Es decir, se ha producido un ataque prefe-rencial de los óxidos de Ni, Co y Mn. A medida que seaumen ta la relación ácido/ mineral (DT A), el picocorrespondiente a la transformación térmica de ladescomposición del sulfato de hierro se hace másimportante. Además, los picos de los otros sulfatoscitados se separan, presumiblemente en uno corres-pondiente a la descomposición de los sulfatos deNi + Co y otro a la del sulfato de Mn.
Termograuimetna de las mezclas mineral-ácido
Los termogramas para las muestras de relaciónácido/mineral 0.1,0.2,0.3 y 0.5 (TGA), muestran unefecto similar al citado anteriormente en los análisistérmico diferencial. En el TGA para ácido/mineral0.1, la diferencial de la curva de pérdida de peso regis-tra claramente el pico de la descomposición de lossulfatos de Ni + Co + Mn y sólo en forma de indicio lacorrespondiente a la descomposición del sulfato dehierro. La pérdida de peso correspondiente a la des-composición del sulfato de hierro se acentúa amedida que aumente la relación ácido/mineral, lomismo sucede con la pérdida de peso correspon-diente a la descomposición de los otros sulfa tos, peroen una manera más atenuada. Finalmente, paraácido/mineral = 0.7 se observa, en la curva diferen-cial, en forma separada la pérdida de peso correspon-diente a los sulfatos de Fe, Ni + Co y la del sulfatode Mn.
IV.3. EXTRACCION
Soluble en agua antes del tratamiento térmico(Fig. 1)
Para una relación ácido a mineral deO.1, el ácidoestá en deficiencia con relación a la suma de cationesFe + Ni + Mn + Mg + Cr + Co a solubilizar como sul-fatos. En estas condiciones se solubilizan:
0.23% del Fe35.43% del Ni
21.39% del Mn70.64% del Mg
3.43% del Cr23.57% del Co
La relación de sulfatación sería selectiva en el ordenMg, Ni, Co, Mn, Cr y Fe. La mayor parte del hierropermanece insoluble. A medida que aumenta la rela-ción ácido a mineral, el Fe soluble aumenta lineal-mente con ella (Fig. 1d), esto es debido a que elaumento de los otros cationes que pasan a sulfatosconsume parte despreciable del incremento enácido. Debido a la alta selectividad con respecto alMg, su paso a sulfato es importante aun para bajasrelaciones ácido a mineral. El consumo de ácido seráalto para minerales con alta ley en Mg. El % de Ni, Co,Mn y Cr que pasa a sulfato crece continuamente conla relación ácido a mineral (Fig. 7).
% Soluble en agua después del tratamiento térmico(Figuras 5, 6 Y 7)
En general se puede decir que los % solubilizadosde Ni, Mn y Co, disminuyen con el aumento de la tem-peratura a la cual se descompone el sulfato de hierro.Los % de Ni y Co extraídos después de la descomposi-ción a 600°C es superior al extraído antes del trata-miento térmico. Sin embargo, al aumentar la tem-peratura, los % extraídos disminuyen, llegando ahacerse inferiores a los correspondientes antes deltratamiento térmico, se estarían descomponiendolos sulfatos de níquel y cobalto al mismo tiempo queel de hierro. El magnesia soluble no es afectado por latemperatura en el rango de descomposición del sul-fato de hierro, es siempre superior ir correspon-diente al % extraído antes del tratamiento térmico.Esto está de acuerdo con la selectividad y alta tempe-ratura de descomposición del MgS04, mencionadasanteriormente. El sulfato de cromo pasa totalmentea la forma de óxido después del tratamiento térmicodebido a que su temperatura de descomposicióncorresponde aproximadamente con la del sulfatode hierro. Lo expuest.o se contradice con las predic-ciones del estudio de las curvas de DTAy TGA, de lascuales se estimaba una diferencia entre los rangos dedescomposición del sulfato de hierro y de los sulfatosde níquel y cobalto de cerca de 150°C. Conviene"insistir que dado que las curvas de DTAy TGA fueronobtenidas de acuerdo a una programación de tempe-ratura, ellas indican las condiciones de descomposi-ción cuando la tensión del SO, alcanza.un valor-correspondiente a la presión atmosférica. De acuer-do a los resultados obtenidos para la relación ácido;'mineral = 0.1, se puede concluir que con" purgacontinua por el aire del SOl desprendido, a tempera-turas mayores de 620°C para el níquel; 680 °C para elcobalto, el balance global indica que' en lugar dehaber sulfatación de los óxidos residuales, hay des-composición de los sulfatos formados- por ataquedirecto del ácido sulfúrico al mineral.
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A medida que aumenta la relación ácido/mi-neral, la temperatura límite a la cual el balance globalindica descomposición de los sulfatos que se quiereextraer aumenta, por ej.:
NiS04 CoS04
ti/m TaC o/m y"e01 620 01 68002 680 02 72003 720 03 680
El manganeso y el magnesia siempre dan un balancepositivo en su1fato, debido a sus temperaturas másaltas de descomposición. El aumento de la tempera-tura límite indicada debe estar relacionada con lamayor disponibilidad de SOl debido a la mayor con-centración del Fe2(S04)1' El S03 que está difun-diendo a través de la muestra favorece la reacción
XO + SOl --- XS04
X = Ni, ea, Mn, Mg
en el sentido izquierda a derecha. A medida que elSOl' llega a la superficie es arrastrado por el aire. Enotras palabras, el tiempo de reacción para la sulfata-cíón del Ni, Co, Mn y Mg es aquel que transcurreentre la descomposición del sulfato de hierro y la lle-gada del SOl a la superficie.
IV.4. CINETICA DE LA DESCOMPOSI-CION DEL SULFATO DE HIERRO
De los termogramas isotérmicos se calcula lavelocidad de pérdida de 503 y se expresa como% Fe2(S04)3 o su equivalente descompuesto (Fig. 8).Al llevar estas relaciones en escala semilogarítmica,se obtienen familias de rectas de acuerdo a la relaciónácido/ mineral. Cuando la relación alm = 0.1 los sul-fatos de níquel y cobalto son importantes durante ladescomposición a temperaturas altas, pero para rela-ciones ácido/mineral superiores el único preponde-rante es el sulfato de hierro. En todo caso, como lasrepresentaciones semilogarítmicas conducen a para-lelas, se tiene que las descomposiciones de los sulfa-tos de Fe, Ni, Co siguen las leyes cinéticas del mismoorden. De las pendientes de las rectas sernílogarítmi-cas se determinan las constantes de velocidad especí-fica del proceso global (Tabla 11), válidas para elsulfato de hierro resultante del ataque ácido al mine-ral. Estas constantes se representan en escala semilo-garítmica en función del inverso de la temperatura,determinándose la ecuación cinética, Fig. 11.
1 k= 11 47 _ 54100og . RT2.3
El hecho de que la cinética de la descomposición delFe2(S04L y la de los sulfatos de níquel y cobalto sigan
una ley similar y de que a temperaturas cercanas a 640°C se tenga ya descomposición de parte de los sulfa-tos de níquel y cobalto, no permite predecir conexactitud, de los resultados experimentales obteni-dos, el tiempo de calentamiento para descomponerun máximo de sulfato de hierro y un mínimo de lossulfatos de níquel y cobalto.
V. RESUMEN DE RESULTADOS
-Se han determinado experimentalmentemediante análisis térmico las temperaturas dedescomposición de los sulfatos de Fe, Ni, Co,Cr, Mn puros.
-Se han determinado los % de los principalescomponentes del mineral de níquel de Lomade Hierro.
-Se ha atacado el mineral de níquel de Loma deHierro con distintas cantidades de ácido sulfú-rico, determinándose los % de Fe, Ni, Co, Cr,Mn y Mg que pasan a sulfatos solubles.
- Las mezclas de mineral de níquel y ácido sulfú-rico se han sometido a análisis térmico dife-rencial ya termogravimetría, determinándoseel rango de descomposición de los sulfatospresentes.
-Se ha estudiado la cinética de la descomposi-ción del sulfato de hierro resultante del ataqueácido del mineral de níquel, obteniéndose laecuación:
lag k= 11.47 _5410R
OT2.3
- De los análisis de los residuos de los TGA atemperatura constante, se determinó que los% extraídos de Ni, Co, Mn, Mg aéüo sCaumen-taron en comparación con los % obtenidosantes del tratamiento térmico, pero disminu-yendo al aumentar la temperatura.
VI. RESUMEN DE CONCLUSIONES
Referente a la aplicación del proceso desulfatación selectiva al mineral de níquel deLoma de Hierro:
- La relación óptima ácido sulfúrico a mineral seubica en las cercanías de 0.3.
- Una temperatura de 600°C permite obteneruna alta sulfatación.
- En las condiciones anteriores se recupera alre-dedor de:86% de níquel, 73% de cobalto y 86% demanganeso.
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TABLA I
COMPOSICION QUÍMICA DE LAS MEZCLASACIDO- MINERAL
o/m % Fe % Ni %Mn %Mg % e- % e»
01 36.40 1.422 0.690 3.220 0.948 0.15702 26.89 1.299 0.613 2.966 0.930 0.14703 25.53 L110 0.568 2.664 0.14205 19.38 0.984 0.482 2.137 0.886 0.10307 18.13 0.936 0.419 1.901 0.711 0.082
a= ácidom= mineral
/
TABLA II
CONSTANTES DE VELOCIDAD ESPECIFICA
Figura 11
Temperatura De
600620640660680700720
Constante k mi»:
0.99 x 10-2
2.37X 10-2
3.31 x 1O-~5.70 X lO-l
12.95 x 10 1
27.46 x lO-z43.93 x 10-2
55
100r--------r---.----~--~--~----~--.
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0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8ácido/mineral
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~ 40
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Fig.l.- 0/. Ni,Cr,Mg,Mn,Co y Fe solubles en aguaantes del tratamiento térmico
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FIGURA 2
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56
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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 4, N° 1, 1984
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(mc;¡¡l/r;:ecl/1n __ SUF'PF=lESSION m~lM7 MOOE _
WE1GHT.m9 \NEIGHT rng3U_4 SAMPLE SIZE _
¡::¡¡;;¡ •• ~I::U;;;'NCE TIME CQNST ••30C --5.--ILOAO. 9---- _
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:i " 6O ~ " e 10 12 14 16O ,; 10 15 20 25 30 35 40
600 620 660 700 720t °C
c)ácido/mineral=O,3 á)ácido/mineral :0,5
Fig.5_- % Ni,Mn,Mg, y Co solubles en agua despuésdel tratamiento térmico,para cada relaciónácido a mineml
FIGURA 4
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20'r----~---+--·--~---------------------l
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o I I i I I I I580 600 620 640 660 680 700 720 740
t °C740
57
LatinAmerican [ourna! o/ Metallurgy and Materials. Vol 4. N° 1. 1984
600 640 660 680 700 720t -c
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1°CblMn
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c)Mg d)Co
Fig.6. - 'l. Ni,Mn,Mg y Co solubles en agua despuésdel tratamiento térmico,para diferentesrelaciones ácido a mineral
00 0.1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 O 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6ácido/mineral ácido/mineral
el Mg dlCo
Fig.7.-"Ie Ni,Mn,Mg y Co solubles en ogua en funciónde la relación ácido/mineral Q 6000e
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o 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6áci do/mineral
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2
58
Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 4, N° 1, 1984
100r---~--'--~-----¡----,
'""'O
60 ea 100minutos
a)ácido/mineral =0,1100r--~--'-r--~---"I
72°Eo 680~ 80-~~~-~--+--~--1o-<11
"'O
'""'O
"OL
<11el.
20 40 60 80 100minutos
c)ácido/mineral = 0,3
Fig. B. - 'l. Fe2(SC4,J3del tiempo
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\ r-, xpo;.. ._---<, '>.IV '-'
i\. ~y.OOC <,~
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1
10080
~60o~~ 40
Ni! 30
;:-:20
108
6
4
3
2 ~ 6 8 10minutos
Fig.9:Fez(SCUJ .n función deltiempo
<11"'O
o"'O
"elL
<11Q,.
60 8 100minutos
bJácido/mineral = 0,2
100720°
'""el
C1"el
"'O'-Wel.
60 80 100minutos
dJácido/mineral :0,5
descompueto en función
~v
806 1"•..•.••.
-:-x_ ~.•. 1" 1""" . f\ c::40 x .•..... -..r'-- . -,-30
..• ..•. -....... alm 0,3 Nx••...•..•.•x r-- r--.20 r"- a/m 0,2 _....•.••.. } .......••..¡-.......
~r---..
10 x ...•.•••8 x •••, a/m ~ 0,1......•••.. I
6 )(
I~4 .....•...• r---3 I
2 640 °c1
~•
5 10 15 20 2S 30 35minutes
FigJO.- Fe.z(S<\~ en función delti.mpo
59