29370 Materialdeestudio Parteiidiap49 177

25

INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

Dr. Patricio Navarro Donoso - [email protected] - Consultor Intercade

49

� En la tercera etapa, se recupera selectivamente el

cobre disuelto en el medio acuoso, generado por la

elevada concentración de ácido sulfúrico. En el caso

del cobre, a través de electroobtención.


50

Reducción de tamaño

Lixiviación

Extracción

Reextracción

Electroobtención

Solución rica delixiviación o PLS

Orgánicocargado

Acuoso limpio cargado o “avance”

Cátodos

Solución de lixiviación agotada o “refino”

Orgánico descargadoy regenerado

Acuoso limpio paradescarga o “spent”

Mineral

26


www.intercade.org


51

LIXIVIACION

Etapa deExtracción

Etapa deStripping

EXTRACCION POR SOLVENTES

ELECTROWINNING

Solución con Contenido de cobre

Orgánico cargado

Orgánico descargado

Recuperación de cobre mediante extracción por solve nte

Cátodo de cobre de alta ley

Solución de stripping

EstruturanteCargado Con cobreSolución acida

Estanquede solución

Alimentador

Sedimentador

ElectroliticoRico en cobre

Extractante de cobre

Pila de mineral

Refinado

Refinado recuperación – lixiviación

Celda deelectrowinning

Electrolito de avance

Electrolito spent

Mezclador


52

Circuito de flotación con una etapa de flotación ro ugher, una etapa de flotación cleaner y dos etapas de flotación scavenger (una pa ra cada etapa principal).

CONCENTRACION DE MINERALES POR FLOTACION

Alimentaciónfresca

Concentradofinal

Relavefinal

Rougher

CleanerScavengerCleaner

ScavengerRougher

27


www.intercade.org


53

Los circuitos de este tipo, por ejemplo, los encontramosen el tratamiento de polimetálicos que contienenminerales sulfurados de plomo-zinc.

En una primera etapa, el mineral de plomo flota paraobtener un concentrado y, de las colas de este, se pasa

a una segunda etapa de flotación para la obtención deun concentrado de zinc.

Muchas veces tanto el plomo como el zinc estánasociados con plata, la cual enriquece a ambosconcentrados.


54

Circuito de flotación con una etapa de flotación rougher a muerte (no considera una etapa scavenger o repaso), una etapa de flotación cleaner y

una etapa de flotación scavenger para la limpieza.

Relavefinal

Cleaner

Rougher

Concentradofinal

Alimentaciónfresca

28


www.intercade.org


55

En el circuito anterior, la etapa de flotación rougher secaracteriza por asegurar una elevada recuperación,obteniendo concentrados de baja ley.

En las etapas de flotación cleaner, se prioriza subir la leydel elemento de interés, sacrificando la recuperación.Las colas son recirculadas a las etapas anteriores. Serealizan tantas etapas cleaner hasta que se alcanza laley que se desea obtener.

Los circuitos de este tipo, por ejemplo, los encontramosen la flotación de sulfuros de cobre.


56

OPERACIONES DE SEPARACION SOLIDO-LIQUIDO

¿POR QUE SEPARAR EL SOLIDO DEL LIQUIDO?

El concentrado de una planta de procesamiento deminerales sigue su camino hacia la etapa de fundición,donde debe ser sometido a procesos de calentamiento.

Alternativamente, en aquellas industrias mineras que noposeen fundición, el concentrado debe venderse como tal yser transportado fuera de la empresa. En ambos casos,interesa que el producto tenga una mínima cantidad deagua para reducir el consumo de combustible o el costo detransporte.

29


www.intercade.org


57

ESPESAMIENTO, TIPOS DE ESPESADORES, OPERACION DE UN ESPESADOR

� Operación de separar, mediante el mecanismo desedimentación, parte del agua de una suspensión, conel fin de obtener lo siguiente:

• Una pulpa de mayor concentración de sólidos(descarga)

• Un flujo de agua clara (rebalse)

� El espesamiento se efectúa en equipos llamadosespesadores.


58

� Son estanques cilíndricos de mayor diámetro que altura,provistos de una alimentación central en su partesuperior y una descarga, también central, en el fondo.

� El piso se construye con una leve inclinación hacia elcentro y, sobre este, la pulpa espesa es barrida porbrazos mecánicos soportados desde el eje delestanque.

� La periferia superior del cilindro posee un canalconcéntrico exterior que colecta el flujo de agua clara yrecibe el nombre de rebalse.

ESPESADORES

30


www.intercade.org


59

ESPESADORES


60

�La función principal de los espesadores es espesar lapulpa alimentada hasta una concentración convenientepara las operaciones.

• Bombeo

• Filtración

• Acondicionamiento

• Flotación, etc.

�Otra función que se torna cada vez más importante es lapreocupación ambiental y permitir la recuperación yrecirculación total o, por lo menos, de parte del agua delproceso.

31


www.intercade.org


61

En casos especiales, como en la cianuración de oro,

en la lixiviación de minerales de cobre y de uranio, y

en la industria del aluminio, los espesadores son

utilizados como reactores químicos que retienen el

mineral durante el tiempo necesario, para que las

reacciones químicas ocurran y se separe la fase sólida

de la solución.


62

� El concepto básico de un espesador continuo degravedad consiste en lo siguiente:

• Un estanque

• Un medio para introducir la alimentación con unmínimo de turbulencia

• Un mecanismo de rastrillo propulsado para moverlos sólidos asentados hasta un punto de descarga

• Un medio para retirar los sólidos espesados

• Un medio para eliminar el agua clara

PARTES DE UN ESPESADOR

32


www.intercade.org


63

ESQUEMA DE UN ESPESADOR


64

�La función principal de los espesadores es espesar lapulpa alimentada hasta una concentración convenientepara las operaciones siguientes. Otra función que setorna, cada vez más importante, está relacionada con lapreocupación ambiental, y permitir la recuperación yrecirculación total o por lo menos de parte del agua delproceso.

�La operación de un espesador consiste en conseguirpara un determinado tonelaje de alimentación, un estadoestacionario con una concentración de descarga y unaprofundidad de aguas claras prefijadas.

33


www.intercade.org


65

A

B

C

D

Descarga

Alimentación

Rebalse(overflow)

Esquema de operación de un espesador continuo . Se muestra la definición de cuatro zonas de sedimentación de un es pesador.

OPERACION DE UN ESPESADOR


66

� A medida que entra el flujo de alimentación en elespesador, los sólidos decantan hacia el fondo.

� El agua clara rebosa por la parte superior y los sólidos sonevacuados por la descarga inferior.

• Zona A : Es el agua de rebose limpio.• Zona B : La pulpa tiene consistencia poco uniforme,

cuya concentración se aproxima a la de alimentación.• Zona C : Estado intermedio. La pulpa está en una

condición transitoria entre sedimentación por caída librey compresión.

• Zona D : Pulpa en compresión. Se produce undesplazamiento del agua por compresión de los sólidos.

FUNCIONAMIENTO DEL ESPESADOR

34


www.intercade.org


67

Alimentación

Lecho de floculación

Pulpa de sedimentación

Hundido

Rebose

Cuello de alimentación

FUNCIONAMIENTO DEL ESPESADOR


68

�La profundidad de aguas claras es independiente de

las variables de entrada y es afectada solamente por

la distribución granulométrica de la alimentación.

�Mientras más finos sean los sólidos de alimentación,

se precisará mayor cantidad de floculante para

mantener limpia el agua de rebalse.

35


www.intercade.org


69

ESPESADORES


70

SEDIMENTACION RELAVES: 2 ESPESADORES DE 250 PIES DIAM

36


www.intercade.org


71

ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE SOLUCIONES DE CIANURACION

En el diagrama de flujo siguiente, se presenta un esquemageneral en el que se muestran las posibilidadestradicionales de cianuración de minerales de oro y plata, yel posterior tratamiento de las soluciones obtenidas.

La elección de alguna de ellas depende de las leyes de oroy plata, de las reservas de mineral, del tamaño de partículade oro, del grado de liberación, del tipo y cantidad de otroselementos presentes y otros.


72

FIGURE 3.16 Flowsheet options for gold recovery fr om leach solutions

Regrinding Slurry Solids

CyanideHeap Leaching

Counter-CurrentDecantation

Solution

Products ofOther Leaching

ProcessesAgitated Cyanide

Leaching

Solid-LiquidSeparation


AgitatedCyanideLeaching



Tailings Tailings Tailings

CIL CIP

CIC

L

L

L

L

L

S

SS

S

====

s

37


www.intercade.org


73

DIAGRAMAS DE FLUJOS NO TRADICIONALES DE MINERALES DE ORO

Procesos oxidativo nítrico

En el diagrama de flujo siguiente, se muestra un esquemade tratamiento de minerales de oro que contienen arsénico,el cual se somete a un proceso oxidativo de tipo nítrico.

Previo al proceso de cianuración, se hace un tratamiento deeliminación de arsénico que incluye su precipitación a laforma de arseniato de calcio.


74

Diagramas de flujos para procesos oxidativos con ac ido nítrico.

Ore/Concentrate

SluryConditioning/Heating

Nitric AcidOxidation

Redox

CaCoArsenic/GypsumPrecipitation

Gas PhaseSeparation

GasScrubbing

Wash Water

Ca(OH)


Neutralization

Cyanide Leach Cyanide

Detoxification

Tailings

Recovery

Au - Ag Product

Solid

Liquid

NO/NO

NO/NO

Ca/CO

VentAtmosphere

Arseno, Nitrox, and NSC

Gas PhaseSeparation

Arsenic/GypsumPrecipitation

O HNO (Arseno, Nitrox, Redox)NaNO (NSC)

2 32

3

2

2

3

2

38


www.intercade.org


75

TRATAMIENTO BIOLOGICO DE MINERALES SULFURADOS CON CONTENIDOS DE ORO

Los minerales sulfurados que contengan oro puedenresultar, en procesos muy refractarios, a la disolución deoro, debido a la matriz que lo contiene.

La oxidación biológica permite la reacción parcial de lossulfuros, produciendo condiciones de término delencapsulamiento del oro en estos minerales y permitiendola acción de disolución a través del proceso de cianuración.


76

Esquema de oxidación biológica de minerales sulfura dos.

Run-of-Mine or Crushed Ore

Bacteria Inoculum

Nutrients

Cooling/HeatingLiquid

Nutrients

Air

Conditioning

Bio-oxidation


Neutralization

CyanideLeaching

Carbon to GoldRecovery Circuit

Tailings Return Water (mayrequire further detoxificationprior lo reuse in flotationor bio-oxidation circuits)

CIP/CIL

CyanideDetoxification

Second-StageNeutralization


First-StageNeutralization

Solids Lime

Tailings Disposal

Liquid

LimestoneLiquid

Solids

Grinding

Flotation

Regrind Tailings

H SO2 4

39


www.intercade.org


77

En el diagrama siguiente, se presenta un esquema detratamiento para minerales con baja ley.

En este caso, no es posible realizar molienda almineral, solo chancado; el proceso de oxidaciónbiológica se realiza a través de lixiviación en pilas.

Posteriormente se realiza la lixiviación o cianuraciónen pilas del oro y de la plata.


78

Diagrama de flujo conceptual para la lixiviación bi ológica de minerales sulfurados de baja ley.

Run-of- Mine Ore

Crushing

Agglomerationfor Acid Media

Agglomeration Aid(if required)

Bacteria Inoculum(if required)

Nutrients Bio-oxidationHeap Leach

Neutralization

Reagglomerationand Restacking

CyanideHeap Leach

CyanideDetoxification

Disposal (in placeor separate facility)

Lime, Limestone

Lime

Solution forGold Recovery

Air, OH SO2 4

2

40


www.intercade.org


79

TRATAMIENTOS DE OXIDACION A PRESION

En el diagrama siguiente, se presenta el tratamiento apresión de polimetálicos para la recuperación de oro yplata y, en forma conjunta, la recuperación de otroselementos tales como cobre, zinc y cobalto.

Todas las técnicas utilizadas son de tipohidrometalúrgicas.


80

Esquema de recuperación de metales desde los proces os de oxidación hasta la presión.

41


www.intercade.org


81

TRATAMIENTO DE MINERALES CON CONTENIDOS DE ORO GRUESO Y FINO

En los diagramas siguientes, se presenta un esquema

en el que se utilizan procesos de concentración

gravitacional, de concentración por flotación, de

recuperación por amalgamación y cianuración.


82

Run-of-Mine Ore

Crushing

Agglomeration

Cyanide HeapLeaching

Figure 3.16

FGURE 3.9 Flowsheet options for combined heap leaching and agitated leaching of free - millingand oxidized ores

CoarseFines SizeSeparation

Figure 3.16(Slurry)

42


www.intercade.org


83

En el diagrama de flujo siguiente, se presenta unaalternativa de tratamiento de minerales de oro queincluye la concentración gravitacional para oro gruesoy la concentración por flotación para oro fino.

El concentrado de oro grueso tiene diferentesalternativas de tratamiento posterior y el concentradopor flotación es tratado posteriormente por lacianuración por agitación.


84

Run-of-Mine or Crushed Ore

GrindingTailings

GravityConcentration

Concentrates

Figure 3.14

Solid - LiquidSeparation

CyanideLeaching

Figure 3.16

Recycle Solutionto Grinding

Flotation

Barren Tailing orBarren Concentrate

Disposal

FGURE 3.6 Flowsheet options for grinding and agitated leaching of free-milling and oxidized ores

43


www.intercade.org


85

Se presentan diferentes alternativas para el tratamientode concentrados de oro grueso.

Gravity Concentrales

Regrinding

Flotation

To Tailingsor FurtherTreatment

ConcentratesFigure 3.15

FIGURE 3.14 Flowsheet options for gravity concentr ates

Figure 3.16 Bullion Product

IntensiveCyanidation

Smelting

Amalgamation

Retorting


86

TRATAMIENTO DE MINERALES CONCENTRADOS POR FLOTACION PREVIO

A LA CIANURACION

La concentración de minerales por flotación se puederealizar cuando las partículas de oro y plata se presentan entamaños extremadamente pequeños o cuando estáninmersos en una matriz de sulfuros.

Dependiendo de las leyes que se obtengan, el concentradopuede ser tratado por cianuración o simplemente puede serfundido.

44


www.intercade.org


87

En los procesos de concentración por flotación, el oro y laplata pueden ser recuperados en el concentrado o en lascolas del proceso de flotación, dependiendo a qué tiposde minerales se encuentran asociados.

Luego, los concentrados o las colas pueden ser tratadaspor cianuración para la disolución de los elementosvaliosos.


88

Run-of-Mine orcrushed Ore

FIGURE 3.10 Flowsheet options for flotation of mon refractory sulfidic ores

GrindingTailings

Concentrates

GravityConcentration Figure 3.14

ConcentratesFlotation

Grinding Grinding

Preaeration

Figure 3.16Agitated Cyanide

LeachingFigure 3.16

Agitated CyanideLeaching

Figure 3.15Alternative Treatment

of FlotationConcentrates

Tailings

Discardto Tailings

45


www.intercade.org


89

Flotation Concentrates

DiscardBarren

Concentrates

Smelting

Bullion Product

FIGURE 3.15 Flowsheet options for flotation concen trates

Figure 3.16

IntensiveCyanidation

Regrinding


90

TRATAMIENTO DE MINERALES DE MINERALES DE TELURO

El tratamiento de minerales de teluro con contenidos deoro y plata requiere de etapas de molienda intensiva,etapas de clorinación y/o tostación previo a la etapatradicional de cianuración.

Estos minerales son los más refractarios a los procesos decianuración.

46


www.intercade.org


91

La causa más común de la refractabilidad es la

oclusión o diseminación de finas partículas de oro

menores a 1 micrón, encapsuladas en los minerales de

sulfuros (pirita, arsenopirita, cuarzo y otros), que son

matrices insolubles y difíciles de penetrar con

soluciones de cianuro.


92

Diagramas para el tratamiento de minerales de telur o

Run-of-Mineor Crushed Ore

Grinding


FlotationTailings

To tailings orFurther Treatment

(i.e, grinding, preaeration,cyanide leaching)

Concentrates

Regrinding

Chlorination Roasting

Regrinding


Figure 3.16Agitated Cyanide

Leaching

Neutralization

FIGURE 3.13 Flowsheet options for telluride ores

47


www.intercade.org


93

En el esquema siguiente, se presenta las alternativas derefinación de oro y plata, obtenida a través de laelectroobtención y cementación con zinc.

Las diferentes posibilidades a seguir dependenfundamentalmente de las impurezas presentes.

En ambos casos, el producto es el bullión de oro y plata.

PROCESOS DE REFINACION


94

Diagramas de flujos de refinación

FIGURE 3.17 Flowsheet options for refining

Electrowinning ZincPrecipitation

Precipitate

CellSludge

Steel WoolCathodes

ElectrolyticReplating Sludge

Melting

Smelting

Roasting/Calcining

Retorting

AcidTreatment

Bullion Product

48


www.intercade.org


95

TERMODINAMICA DE SOLUCIONES Y PROCESOS:

CALCULO DE EQUILIBRIO


96

DEFINICIONES

SistemaParte del universo separada del resto por una superficie real oimaginaria. Ejemplo: un reactor cerrado al medio ambiente.

Sistema en equilibrioNo intercambia materia ni energía con otros sistemas o con elexterior. Permanece constante en el tiempo.

Termodinámica del equilibrioPredice el sentido de los cambios hasta alcanzar el equilibrio.

ProcesoPaso de un sistema desde un estado de equilibrio a otrodiferente.

49


www.intercade.org


97

PROPIEDADES DE UN SISTEMA

Propiedades intensivas

No dependen de la masa. Ejemplos: la temperatura, ladensidad, la viscosidad.

Propiedades extensivas

Dependen de la masa. Ejemplos: la presión, la entropía, laentalpía, la energía libre de Gibbs.


98

Hay una correspondencia entre las propiedades extensivase intensivas: el producto de una extensiva por sucorrespondiente intensiva tiene dimensiones de energía.

� Volumen : V → P� Entropía : S → T� Número de moles : Ni → µi

� Superficie : Γ → σ� Momento eléctrico : P → E

50


www.intercade.org


99

DEFINICIONES

FaseCada una de las partes diferenciadas y homogéneas de unsistema que puede separarse de otras por mediosmecánicos.

ComponenteCada una de las unidades composicionales que sirven paradefinir un sistema. Algunos ejemplos son los siguientes:

- Átomos de la tabla periódica (poco práctico)- Moléculas sencillas en sistemas gaseosos: N2, CO2, O2,- Óxidos en sistemas minerales y magmas: MgO, Al2O3, SiO2

- Extremos en mezclas binarias: CaCO3, MgCO3


100

PRIMER PRINCIPIO: ENERGIA INTERNA

La energía total de un sistema es constante.

Es una función de estado que no varía, si el estado delsistema no cambia.

Es una propiedad extensiva (función de propiedadesextensivas).

Unidad de energía: JouleCaloría (1 cal= 4.18 J)

)N,V,S(UU i=

51


www.intercade.org


101

Un sistema interacciona con el exterior intercambiandomasa, calor o trabajo.

Ejemplo: si calentamos un gas y no lo dejamos expandirni intercambiar masa, aumentará su energía interna.Si dejamos que se expanda, realizará un trabajomecánico a costa de la energía interna.

Convenio: energía cedida < 0

)dN(UdWdQdU i++=

pdVdQdU −=


102

PRIMER PRINCIPIO: PROCESOS

TrabajoSupongamos un sistema en equilibrio 1(U1), que pasa a otro estado 2 (U2) realizando un trabajo sin cambios de calor

1

V2

2p2

p1

V1

p1→p2El sistema ya no está en equilibrio y se expande.V1→V2El trabajo realizado será el siguiente:∆w = -p2 ∆V

p1 →p2 → V1→V2 → p2→p3 → V2→V3 …

El trabajo realizado será el siguiente:∆w = -p2 (V2-V1)- -p3 (V3-V2)- -p4 (V4-V3)

Supongamos que le proceso se realiza mediante escalones:

Entonces, el trabajo depende del camino: no es una función de estado.

1

V4

2

p2

p1

V1

p4

p3

V2 V3

52


www.intercade.org


103


p2 =p1+dpEl sistema se desplazará muy próximo alequilibrio.V2 =V1+dVEl trabajo realizado será el siguiente:

Supongamos que el proceso se realiza mediante cambiosinfinitesimales:

� El proceso que tiene lugar en desplazamientos próximos al equilibriose denomina reversible.

� El trabajo de un proceso reversible es el máximo.

� Un proceso reversible es una idea abstracta que no existe en lanaturaleza, pero simplifica mucho la forma de pensar.

� La termodinámica que estudiaremos es la de procesos reversibles.

1

V4

2

p2

p1

V1

p4

p3

V2 V3∫=∆ 2

1

V

VpdVW

∫≤∆ 2

1

V

VpdVW


104

CalorAnálogamente al trabajo. Supongamos un sistema en equilibrio 1 (U1),que pasa a otro estado 2 (U2) sin cambios de volumen, sinointercambiando calor.Por analogía con el trabajo, supongamos el calor descompuesto en elproducto de una variable intensiva (p →T) y otra extensiva (V →S).

No sabemos qué es S, pero es algo semejante al calor.

1

S4

2

T1

S1

T4

∫≤∆ 2

1

S

STdSQ

TdQ

dSTdSdQ ≥→≤


53


www.intercade.org


105

SEGUNDO PRINCIPIO: ENTROPIA

El primer principio establece que la energía total seconserva en los procesos de un estado de equilibrio aotro.

Pero no indica la espontaneidad o no del proceso.

Para tratar la espontaneidad, se define una nueva funciónde estado, S:

TdQ

dS =

0)dN(UdWdQdU i =−−−


106

SEGUNDO PRINCIPIO

Un sistema evoluciona de forma espontánea a otroestado de equilibrio, si la entropía del universo aumenta.

En un sistema en equilibrio: dS = 0.

En un sistema en equilibrio, U es mínima: dU = 0.

0SSS restosistemauniverso >∆+∆=∆

54


www.intercade.org


107

Visión intuitiva macroscópica: el calor fluyeespontáneamente del reservorio más caliente al más frío.

0SSS mediosistemauniverso >∆+∆=∆

Esto solo es cierto, si T1>T2.

SistemaT2

Medio T1

0TQ

TQ

12

>∆−∆

∆Q

SEGUNDO PRINCIPIO


108

PROPIEDADES INTENSIVAS

Por una parte…dU = dQ – pdV + U(dNi)dU = TdS – pdV + U(dNi)

Por otra parte, U es una función de estado.

Las derivadas parciales de U son propiedades intensivas:no dependen de la masa total del sistema.

∑ ∂∂+

∂∂+

∂∂= i

i

dNNU

dVVU

dSSU

dU

TSU

iN,V

=

∂∂

pVU

iN,S

−=

∂∂

i

N,S,Vij

NU µ=

∂∂

55


www.intercade.org


109

PROPIEDADES INTENSIVAS: ECUACION DE ESTADO

Ecuación de estadoRelaciona una propiedad intensiva con otras intensivas yextensivas.

Unidades de medida

Temperatura: KHay una temperatura en la que S = 0 (tercer principio)Punto triple del agua: 273.16 K

Presión: Pa = N m-2 = J m-3

1 bar = 105 Pa


110

PROPIEDADES INTENSIVAS: UTILIDAD

Sirven para determinar las condiciones de equilibrio deuna forma más intuitiva que las extensivas.

Sean dos subsistemas separados por una pared aislantetérmica (adiabática), rígida e impermeable:

S1V1

V2 Ni,2Ni,1

S2U2U1

1. Si desaparece la pared aislante térmica, ¿cómoevolucionará el sistema hasta el nuevo equilibrio?

21 TT =

56


www.intercade.org


111

2. Si la pared rígida se transforma en elástica, ¿cuálserá la nueva condición de equilibrio?

21 TT = 21 pp =

3. Si la pared es además permeable, se va a alcanzar elequilibrio térmico y el composicional, donde el potencialdel elemento i en el sistema 1 va a ser igual alpotencial del elemento i en el sistema 2.

21 TT = 21 pp =2i1i µ=µ


112

ESTADO ESTANDAR

No podemos conocer el valor absoluto de las propiedadestermodinámicas ni de sus potenciales, solamente sus cambios.

Definición de valores arbitrarios de referencia o estándar.

Cuantificación de los cambios en las propiedades al variar p y Trespecto a los valores estándar.

La propiedad más interesante es G, pero para calcularlanecesitamos H y S.

G=H-TSEn magnitudes molares

g=h-Ts

57


www.intercade.org


113

ENTALPIA ESTANDAR

La entalpía estándar de una sustancia es el calor de la reacción de formación de la sustancia a partir de los elementos en su forma más estable a 298 K y 1 bar.

La entalpía de formación de los elementos se considera 0.

Ej.: H2(g) + ½ O2(g) = H2O(L)0 0

reacción exotérmica

Para los iones en solución, es necesario un convenio adicional:

Ej.: HCl(L) = H+ + Cl-

0

½ H2 (g) = H+ + e-

0 0

1r

0f molkJ95.285hh −−=∆=∆0

fh∆

0)H(h0f =∆ +

10fr

0f molkJ167))L(HCl(hh)Cl(h −− −=∆−∆=∆0

fh∆

0h)e(h r0f =∆=∆ −


114

ENTROPIA ESTANDAR

La entropía estándar de una sustancia es el calor absorbido al calentar a 1 bar desde T = 0 K (s = 0) a 298,15 K dividido por la temperatura. No es una magnitud relativa (∆s), sino absoluta ( ).

En realidad, lo que se mide es el calor específico cp= calor necesario para aumentar 1K a un mol de sustancia:

Donde cp y son valores absolutos y > 0.Convenio para iones: s0(H+) = 0

Ejemplo: H2(g) + ½ O2(g) = H2O(L)130.63 ½ 205.15 69.98

reacción que aumenta el orden

dTT

cds p=

0

298s

110r KmolJ23.163s −−−=∆

dTT

css

298

0

p0

0298 ∫+=

0298s

58


www.intercade.org


115

ENERGIA LIBRE ESTANDAR

La energía libre estándar de una sustancia es la de la reacción de formación de la sustancia a partir de los elementos en su forma más estable a 298 K y 1 bar.

La energía libre de formación de los elementos se considera 0.

Ej.: H2(g) + ½ O2(g) = H2O(L)0 0 exotérmica

Para los iones en solución, es necesario un convenio adicional:

10r molkJ95.285h −−=∆)OH(g 2

0f∆

0)H(g0f =∆ +

10r

0r

0r2

0f molkJ29.237sThg)OH(g −−=∆−∆=∆=∆

110r KmolJ23.163s −−−=∆ aumenta el orden

espontánea


116

La gran mayoría de las reacciones de interés enhidrometalurgia son heterogéneas. Los procesos enlas que ellas intervienen están relacionados con unajuste de condiciones, de manera que se crea lainestabilidad de un sólido respecto a la solución (comoocurre en lixiviación) o la inestabilidad de la soluciónrespecto del metal (como sucede en la precipitación).Estas inestabilidades pueden lograrse, ya seaintroduciendo un reactivo o aplicando un potencialeléctrico.

FISICO-QUIMICA DE SOLUCIONES ACUOSAS

59


www.intercade.org


117

El primer paso en el estudio de tales problemas en un

análisis cuidadoso, termodinámico, para determinar

cuáles procesos son espontáneos y cuáles son las

condiciones para un equilibrio estable o meta estable.


118

La termodinámica define el estado de equilibrio al que

debería llegar finalmente una reacción en ciertas

condiciones dadas. Aun cuando, en la práctica, no se

logre alcanzarlo; lo cierto es que no puede irse más allá

de él. La termodinámica es pues una guía para saber

qué reacción es posible y cuál no lo es. Por este

motivo, debe estudiarse primero.

60


www.intercade.org


119

DIAGRAMAS POTENCIAL-PH A TEMPERATURA AMBIENTE

Las representaciones gráficas de las propiedadestermodinámicas de un sistema son de gran utilidad, puespermiten visualizar, de una manera global, los campos deestabilidad de elementos y compuestos en base a laspropiedades más importantes para un sistema dado.


120

La mayoría de las reacciones de interés enhidrometalurgia pueden ser escritas de manera demostrar la extensión en que ellas ocurren o puedenocurrir, dependiendo del pH de la solución, del potencialde oxidación y de las actividades de los elementosreaccionantes. Lo anterior permite representar latermodinámica de estos sistemas de una forma gráficasimple, que corresponde a los diagramas de Pourbaix odiagramas potencial-pH de amplio uso en corrosión.

61


www.intercade.org


121

Debemos hacer notar que estos diagramasrepresentan, en cuanto a exactitud, solo la dada por losdatos experimentales o estimados, usados en suconstrucción; por lo tanto, no pueden ser másconfiables que lo que son ellos mismos.

Por consiguiente, la determinación de los diagramaspotencial/pH, a temperatura ambiente o elevada, estárelacionada esencialmente a la disponibilidad de datostermodinámicos experimentales o estimados, para cadauna de estas temperaturas y condiciones.


122

Puede demostrarse que las variables dominantes delos sistemas acuosos son el pH y el potencial deoxidación-reducción. Por lo tanto, estas variables sonlas coordenadas de los diagramas de Pourbaix. Laactividad de las especies presentes en solución serepresenta, generalmente, como tercera variable,apareciendo en los diagramas como líneas decontorno. La temperatura puede influir en formaimportante, siendo necesario construir los diagramas adistintas temperaturas, si se desea conocer suinfluencia.

62


www.intercade.org


123

Como se verá más adelante, la presión del sistema tieneun efecto despreciable sobre la configuración de loscampos de estabilidad termodinámica de elementos ycompuestos en soluciones acuosas.


124

Aunque las soluciones acuosas no contienen electroneslibres, es muy útil generalizar las reacciones de lasiguiente forma:

aA + mH+ + ne- = bB + cH2O

A y B pueden ser especies solubles iónicas, solublesneutras o insolubles.

63


www.intercade.org


125

Si n = o, la reacción es una reacción química sinoxidación ni reducción.

Para n ≠ 0, A representa el reactante en el estadooxidado, mientras que B está en el estado reducido.

A y B pueden ser especies sólidas o iones disueltos.


126

Diagrama potencial-pH del agua

+1.5

Eh[volts]

-1,3H

OHH

HH

atm O

atm H

atm O

atm HH

-

-+

AmbienteAcido

AmbienteAlcalino

Zona Oxidante

Zona Reductora

REGION DE ESTABILIDAD DEL AGUA

10

10

1

1

3

3

2

2

2

2

Diagrama Eh / pH para la estabilidad del agua, a 25º C, mostrando los campos de estabilidad de varios otros compuestosderivados del agua.

64


www.intercade.org


127

El potencial de oxidación-reducción de equilibrio parala reacción de semicelda está dado por la expresiónde Nernst.

)reactantes (a

productos) (a ln

∏∏−=

nF

RTEhEh O

TT


128

Es decir, un potencial de electrodo referido al electrodoestándar de hidrógeno SHE.

2H+ + 2e- = H2

Por convención, el potencial de electrodo correspondientea la reacción anterior es cero, para la actividad unitaria delion hidrógeno y para la presión parcial del hidrógeno iguala una atmósfera.

65


www.intercade.org


129

El potencial de electrodo estándar y el cambio deenergía libre estándar están relacionados por lasiguiente expresión:

nF

GEh

o

To

T

∆−=


130

Por lo tanto, la relación de Nernst para la reaccióninicial será la siguiente:

maa

cOaHa

nF

RT

nF

GEh

H

a

A

b

B

o

TT

)()(

)()(ln 2

+

−∆−=

66


www.intercade.org


131

(aA), (aB), (aH2O) y (aH+) son las actividades de las

respectivas especies.

Haciendo pH = -logaH y aH2O = 1, la ecuación queda de lasiguiente manera:

( )aa

ba

nF

RTpH

nF

RTm

nF

GEh

A

BT

o

TT

)(log303.2303.2 −−∆−=


132

La ecuación anterior es la relación general entre elpotencial y el pH a una temperatura T°K y aparece comouna línea diagonal en un diagrama Eh-pH.

A 25 °C, la ecuación puede escribirse de la siguientemanera:

aa

ba

npH

n

mEhEh

A

B

)(

)(log

0591.00591.0 −−°=

67


www.intercade.org


133

Si m = 0; es decir, si no están envueltos los iones H+ oOH-; la ecuación anterior se reduce a la siguienteexpresión:

Y aparece en los diagramas como una línea paralela aleje del pH, ya que los valores de aA y aB son constantes.

aa

ba

nEhEh

A

B

)(

)(log

0591.0−°=


134

Si la reacción no envuelve la transferencia de electronesn=0, habrá una línea vertical (paralela al eje Eh) en eldiagrama.

En este último caso, para determinar la posición de lalínea debe usarse la expresión siguiente:

T

o

T kRTG ln−=∆

68


www.intercade.org


135

Que aplicada a la reacción inicial con n = 0, resulta losiguiente:

Como aB y aB son constantes, la expresión anterior esuna recta paralela al eje pH.

( )aa

ba

mRTm

Gph

A

B

o

TT

)(log

1

303.2−∆−=


136

En cualquiera de las situaciones consideradas, se debe

elegir los valores de las actividades de las especies en

solución para poder construir un diagrama Eh-pH. En

corrosión se específica, generalmente, actividades 10-6 M

que se consideran como las actividades máximas para

especies disueltas en regiones de pasivación.

69


www.intercade.org


137

En hidrometalurgia, es más conveniente construir

diagramas con actividades más altas (10-6–10-1 M).

Hay dos reacciones importantes que deben aparecer en

todo diagrama Eh-pH. Estas líneas son los límites de

estabilidad del agua en condiciones de oxidación y

reducción, respectivamente.


138

Límite inferior: 2H+ + 2e- → H2

Límite superior: O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Los potenciales de semicelda de las reaccionesanteriores están dadas por las ecuaciones siguientes,respectivamente, en que pH2 y pO2 son las presionesparciales.

70


www.intercade.org


139

Cuando las presiones de oxígeno e hidrógeno soniguales a 1 atm, las ecuaciones anteriores definen loslímites de estabilidad termodinámica del agua bajo lascondiciones de estado estándar y se designan como laslíneas (a) y (b), respectivamente, en los diagramas Eh-pH a 25 °C.

2log

2303.2303.2 HT

o

TT PF

RTpH

F

RTEhEh −−=

2log

4303.2303.2 OT

o

TT PF

RTpH

F

RTEhEh −−=


140

Eh25 = - 0.0591 pH – 0.0295 log pH2

Eh25 = 1.229 – 0.0591 pH + 0.0147 log pO2

Un aumento de presión de hidrógeno o presión deoxígeno por un factor de 10 cambia Eh25 (de hidrógeno)en solo 30 mV y Eh25 (de oxígeno) en solo 15 mV. Lafigura siguiente muestra el diagrama Eh-pH para el agua.

71


www.intercade.org


141

Los límites de estabilidad del agua se desplazan muy poco.

Por ello, se puede afirmar que un aumento de presión

dentro de estos límites no tiene, prácticamente, efecto en

la termodinámica de una reacción y las ventajas que se

pueden conseguir son de aspecto cinético.


142

Un aspecto importante a mencionar sobre el diagramaanterior es que se trazaron las líneas de estabilidad delagua para presiones de 1 atm y 103 atm de presión deoxígeno e hidrógeno, respectivamente.

A pesar de haber variado en una cifra tan grande laspresiones de equilibrio de hidrógeno y oxígeno, lasposiciones de las curvas variaron muy poco, solo cambiaronlevemente los coeficientes de posición de ellas, quedandoprácticamente igual la región de estabilidad del agua.

Lo mencionado indica la poca importancia que tiene lavariable presión en la estabilidad termodinámica de lossistemas hidrometalúrgicos.

72


www.intercade.org


143

Diagrama potencial-pH del agua

+1.5

Eh[volts]

-1,3H

OHH

HH

atm O

atm H

atm O

atm HH

-

-+

AmbienteAcido

AmbienteAlcalino

Zona Oxidante

Zona Reductora

REGION DE ESTABILIDAD DEL AGUA

10

10

1

1

3

3

2

2

2

2

Diagrama Eh / pH para la estabilidad del agua, a 25º C, mostrando los campos de estabilidad de varios otros compuestosderivados del agua.


144

Es importante rescatar los conceptos de agente oxidante y

agente reductor. Un agente oxidante nos permite

movernos hacia la zona superior del diagrama, mientras

que un agente reductor nos permite movernos hacia la

zona inferior del diagrama.

Cuando elevamos el valor del potencial de un sistema, nos

movemos hacia zonas más oxidantes.

73


www.intercade.org


145

Cuando bajamos el valor del potencial de un sistema, nos

movemos hacia zonas más reductoras.

Del mismo modo, cuando agregamos un ácido al sistema,

nos movemos hacia zonas de pH menor.

Cuando agregamos una base, nos movemos hacia zonas

de pH mayor o zonas alcalinas.


146

Un agente oxidante eleva el potencial del sistema,oxidando a otro elemento (pierde electrones) y se reduce(gana electrones).

Un ejemplo de esto es el siguiente:

2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+

74


www.intercade.org


147

Estudiemos la siguiente reacción:Cu + 2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+

En este ejemplo, el agente oxidante es el ion férrico, el cualse reduce a ion ferroso y el cobre es oxidado a ion cúprico.Las semireacciones involucradas son las siguientes:

2Fe3+ + 2e = 2Fe2+ reacción catódica

Cu = Cu2+ + 2e reacción anódica

La suma de estas dos semireacciones resulta la reacciónplanteada inicialmente.


148

Veamos una reacción de disolución:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Esta reacción se produce sin cambios de oxidación y soloocurre por la inestabilidad del sólido producido por uncambio de acidez en el sistema.

Esta reacción corresponde a la disolución de óxidos decobre.

75


www.intercade.org


149

POTENCIAL REDOX DE ALGUNOS REACTIVOS OXIDANTES

Reactivo

Ozono O3 + 2H+ +2e = O2 + H2O Eº = 2,07 V

Agua oxigenada H2O2 + 2H+ + 2e = 2H2O Eº = 1,77 V

Permanganato MnO4- + 8H+ + 5e=Mn2+ + 4H2O Eº = 1,51 V

Cloro gaseoso Cl2 + 2e = 2Cl- Eº = 1,36 V

Nitrato NO3- + 2H+ + e = NO2 + H2O Eº = 0,8 V

Ion férrico Fe3+ + e = Fe2+ Eº = 0,77 V


150

POTENCIAL REDOX DE ALGUNOS REACTIVOS OXIDANTES

De la tabla anterior, se puede concluir que el oxidante másenérgico es el ozono, luego el agua oxigenada y,finalmente, el ion férrico.

El potencial estándar del ozono es el que tiene el mayorvalor positivo, luego tiene el mayor valor negativo en laenergía libre y, finalmente, es la reacción que está másdesplazada a la formación de los productos (capturaelectrones), lo cual produce la oxidación de otro elemento.

76


www.intercade.org


151

POTENCIAL REDOX DE ALGUNOS REACTIVOS REDUCTORES

Reactivo

Gas hidrógeno 2H+ + 2e = H2 E = 0,0 V

Chatarra de hierro Fe2+ + 2e = Fe E = -0,44 V

Polvo de zinc Zn2+ + 2e = Zn E = -0,763 V

Manganeso Mn2+ + 2e = Mn E = -1,18 V


152

POTENCIAL REDOX DE ALGUNOS REACTIVOS REDUCTORES

De la tabla de reactivos reductores, se concluye que elreductor más enérgico es el manganeso, luego el polvo dezinc y, finalmente, el gas hidrógeno.

El potencial estándar del manganeso es el que tiene elmayor valor negativo, luego tiene el mayor valor positivo enenergía libre. La reacción está desplazada en el sentidoinverso; es decir, el se oxida fácilmente cediendo electronesy, por consiguiente, reduciendo a otro elemento que ganalos electrones cedidos.

77


www.intercade.org


153

APLICACION DE LOS DIAGRAMAS POTENCIAL - pH A LA LIXIVIACION

DE OXIDOS

En el diagrama que se muestra a continuación se observaque para disolver óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos ycloruros de cobre, desde un punto de vista termodinámicosolo, es necesario contactar dichos minerales con unasolución acuosa que tenga una acidez adecuada, demanera que el sistema alcance valores de potencial y pHdonde el ion cúprico es estable.


154

Diagrama potencial-pH para minerales de cobre

Diagrama potencial versus pH, a 25ºC, que muestra los campos de estabilidad de las principales especiesminerales de cobre en el sistema Cu-S-H O

cuprita

tenorita

mal

aqui

ta

broc

hant

i ta

antle

ri ta

cha l

cani

ta

calcosita

covelina

bornitacalcopiritacalcosina

Cu

1.3

0

0 7 1410

10

10

10

Cu(10-1m/I)

P

parte superior dela napa de agua

-83

-65

-40

-1

2+

O2

pH

(atmósferas)Eh

[volts]

2

78


www.intercade.org


155

APLICACION DE LOS DIAGRAMAS POTENCIAL-PH A LA LIXIVIACION

DE SULFUROS

En el diagrama potencial-pH, se observa que para alcanzaruna condición termodinámica de disolución de sulfuros esnecesario llevar el sistema a la zona de estabilidad del ioncúprico. Para ello, se requiere llevar el sistema a unpotencial superior, agregando un agente oxidante, en estecaso el ion férrico, y acidificando el sistema de valoresinferiores a 2,5-2 para evitar la precipitación del ion férrico.


156

Reacciones de disolución de sulfuros

Calcopirita

Reacción anódica

CuFeS2 = Cu2+ + Fe2+ + 2S + 4e

Reacción catódica

2Fe2(SO4)3 + 4e = 4FeSO4

0

443422 25)(2 SFeSOCuSOSOFeCuFeS ++=+

79


www.intercade.org


157

Reacciones de disolución de sulfuros

Covelina

Reacción anódica

CuS = Cu2+ + S + 2e

Reacción catódica

Fe2(SO4)3 + 4e = 2FeSO4

0

44342 2)( SFeSOCuSOSOFeCuS ++=+


158

En las reacciones de sulfuros de cobre se puedendestacar los siguientes aspectos:

�Se necesita la presencia de un agente oxidante, eneste caso el ion férrico.

�El azufre es el elemento que se oxida de -2 a azufre 0.

�En estos casos, aparece el azufre sólido elementalcomo uno de los productos de las reacciones, el cualactúa como una capa pasivante, influyendo fuertementeen la cinética de la reacción.

80


www.intercade.org


159

COMPORTAMIENTO DEL AZUFRE

El azufre en las reacciones de disolución de sulfuros pasade un estado de oxidación -2 (como está presente lacalcopirita, la covelina, la calcosina, la bornita) a un azufre0 (como azufre elemental).

El azufre, de acuerdo a los diagramas potencial-pH, debeseguir oxidándose hasta +6 a la forma de SO4

-2 o HSO4-,

pero esta última reacción es de cinética muy lenta quehace aparecer al azufre como fase estable, hecho que nodebe ser.

La presencia de azufre es una de las causas de ladificultad de lixiviar sulfuros.


160

Diagrama potencial-pH del sistema S-agua

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

-0.0

+0.2

+0.4

+0.6

+0.8

+1.0

HS

O4

aq

SH S aq

2

H O

H O

O

H

2

2

2

2HS aq

SO aq+4

0 2 4 6 8 10 12 14

pH

81


www.intercade.org


161

Esto significa que en un sistema compuesto por soluciones

aciduladas, en el que hay presencia de iones férricos como

agentes oxidantes y mineral sulfurado de cobre, se

obtendrá al término de la lixiviación iones cúpricos, iones

ferrosos y azufre elemental.

El azufre elemental aparece como una fase meta-estable y

será uno de los elementos que contribuya a la

problemática de tipo cinético de estos minerales.


162

ooH

2

2

H2

AREA DEDISOLUCION

AREA DEPASIVACION

ZONAS DECORROSION

Cu S2

Cu O2CuO2

2-+ CuS

Sº +

Cuº

-3-6

CuOCuO

140

0

+ 1,2

-1,0

pH

Eh[volts]

82


www.intercade.org


163

Diagrama potencial-pH del sistema Fe-agua

0-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

+0.2

+0.4

+0.6

+0.8

+1.0

2 4 6 8 10 12 14

PH

H O2

H O2

H2

SIDERITAFe Co3

Fe (OH)

Fe

(OH

)

3

2

Hidrorido Ferrico

o2

HF

eO

2aq

.

Fe

Fe

++

+++

aq.

aq.

Fe

(OH

) 2+


164

Dibujemos el diagrama Eh-pH del agua con presiones dehidrógeno y oxígeno de 1 y 10 atm, respectivamente.

Las semireacciones son las siguientes:

- En medio ácido

Oxidación : 2H2O = O2 + 4H+ + 4e- E°= 1,23 V

Reducción: 2H+ + 2e- = H2 E°= 0,00 V

83


www.intercade.org


165

- En médio alcalino

Oxidación : 4OH- = O2 + 2H2O + 4e- E°= 0,401 V

Reducción: 2H2O + 2e- = H2 + 2OH- E°= - 0,83 V

Para dibujar el diagrama Eh-pH del agua, utilizaremoslas ecuaciones de las reacciones en medio ácido, lascuales están directamente relacionadas con laconcentración en iones H+ y el pH.


166

Oxidación

2H2O = O2 + 4H+ + 4e- E°= 1,23 V

4

2log

4

06,0 ++= HPEE O

o

84


www.intercade.org


167

Reducción

2log

4

06,0log4

4

06,0O

o PHEE +⋅+= +

2log015,006,023,1 OPpHE +−=

VEHeH 0,022 2 =°=+ −+

2

2

log2

06,0

HP

HEE

+

+°=

22log03,006,000,0/ HHH PpHEh −−=


168

a) Para la presión de hidrógeno y oxígeno de 1 atm,aplicando Nernst se obtiene lo siguiente:

Eh (H2O/O2) = 1,23 – 0,06 pHEh (H2/H)= -0,06 pH

10-1.0-0.8-0.6-0.4-0.20.00.00.40.60.81.81.21.41.6

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

H+

O2

H O2

P= 1 atm

85


www.intercade.org


169

b) Para la presión de oxígeno e hidrógeno de 10 atm,aplicando Nernst se obtiene lo siguiente:

Eh (H2O/O2) = 1,23 – 0,06 pH + 0,015 log(10) = 1,215 - 0,06 pH

En (H2/H+) = 0,00 – 0,06 pH – 0,03 log (10) = -0,03 – 0,06 pH

10-1.0-0.8

-0.4

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

H+

O2

H O2

P= 10 atm

2H O= O + 4H + 4e

2H + 2e H

2 2

2

+

+

-

-


170

Usando un diagrama de potencial-pH del sistema Cu-H2O, diga si pH = 2,2 y E = 0,65 V, ¿en qué zona deestabilidad estará: el ion Cu2+ o el sólido CuO?

Suponiendo que la concentración de los iones es 1 M,P = 1 atm y T = 25 °C, del gráfico siguiente con líneaspunteadas del gráfico, el más estable es el ion Cu2+;pues a ese pH y a ese valor de potencial estamos enla zona de estabilidad del Cu2+. Para salir de la zonade estabilidad del ion cúprico, debemos aumentar elpH a valores superiores a 4 o bajar el potencial delsistema para precipitar cobre metálico, agregando unreductor.

86


www.intercade.org


171

Diagrama Eh-pH del sistema Cu-H 2O

14 16121086420-2 3

pH

2

16

16

0.80,65

0.4

0

-0.4

-0.8

-1.2

-1.6

2,2

2,8

Cu +++

E= 1,13+0.06 pH

CuO

CuCuO Cu O2

0.5 O + 2H + 2e H O

2

2

+-

2=

E(v)

2H + 2e H2

+-


172

En una solución acuosa a pH 1,5; se tiene en equilibrio2 g/l de Fe2+ con 3,5 g/l de Fe3+. Luego de burbujear O2en dicha solución durante 2 horas, el potencial aumentóun 20%. Determine las nuevas concentraciones deequilibrio de Fe2+ y Fe3+.

En este caso debemos establecer la reacción deequilibrio entre el ion ferroso y el ion férrico.Posteriormente, determinar el valor del potencial delsistema conociendo los contenidos de hierro disuelto ensus dos estados de oxidación.

87


www.intercade.org


173

Reacción de equilibrio

Concentraciones de ion ferroso e ion férrico

volt771,0023 =⇔+ +−+ EFeeFe

l

g

PMlitros

molesMolaridad ⋅== 1

solución

soluto

[ ] [ ][ ]

[ ] 063,056/5,3

75,1036,056/2

3

2

32

==

===

+

+

++

Fe

Fe

FeFe


174

Apliquemos Nernst al equilibrio en estudio:

El potencial del sistema a 25 ºC con las concentracionesde ion ferroso e ion férrico dado es 0,785 V.

[ ]( )

volt785,0

))036,0log()063,0(log(059,0771,0

loglog1

059,0 23

=

−+=

−⋅+= ++

E

E

FeFeEE o

88


www.intercade.org


175

0-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

+0.2

+0.4

+0.6

+0.8

+1.0

2 4 6 8 10 12 14

PH

H O2

H O2

H2

SIDERITAFe Co3

Fe (OH)

Fe

(OH

)

3

2

Hidrorido Ferrico

o2

HF

eO2

aq.

Fe

Fe

++

+++

aq.

aq.

Fe

(OH

) 2+


176

Del resultado obtenido, se puede concluir que el valordel potencial del sistema es función de la razón ionférrico/ion ferroso existente.

Si esa razón aumenta el valor del potencial, será mayor;por lo contrario, si la razón disminuye, el sistema tendráun valor de potencial menor; es decir, menos oxidante.

Esta relación de concentración de ion férrico y surespuesta en potencial de oxidación es muy importanteen la lixiviación de sulfuros, como es el caso delixiviación de cobre.

89


www.intercade.org


177

Ahora si el potencial aumenta en un 20% (Eequil.) luegode 2 horas de burbujeo de oxígeno, se obtiene losiguiente:

E = 1,2 x Eequil. = 0,942 V

Este nuevo valor de potencial alcanzado produce uncambio en las concentraciones de equilibrio de ionferroso e ion férrico.

Documents

29370 Materialdeestudio Parteiidiap49 177