Diagrama de Pourbaix Cobre
-
Upload
jeans-pizarro -
Category
Documents
-
view
517 -
download
13
description
Transcript of Diagrama de Pourbaix Cobre
![Page 1: Diagrama de Pourbaix Cobre](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022071700/563db858550346aa9a92da07/html5/thumbnails/1.jpg)
Diagrama de Pourbaix Cobre-Azufre-Hierro-Agua
Figura 16. Diagrama Cu-Fe-S-H 2 O, temperatura 25°C y 1 atm. Concentración de
especies disueltas = 10 -1 M.
1. Zona oxidante ácida. La lixiviación en esta zona produce azufre elemental o
iones sulfato, dependiendo del potencial y del pH, además de Cu y/o hierro
disuelto.
2. Zona reductora ácida. En esta zona se desprende ácido sulfhídrico y se
forman sulfuros de valencias menores o metal.
3. Zona oxidante básica. Se forman óxidos de valencias superiores. En
soluciones fuertemente alcalinas el cobre se solubiliza como ión CuO 22- .
4. Zona reductora básica. Las soluciones contendrán iones sulfuros o HS-
dependiendo del pH y se obtendrán sulfuros inferiores o fase metálica.
La zona más interesante es la 1 correspondiente a la lixiviación ácida oxidante. La
zona 3 es de interés en el caso de lixiviación amoníacal. El principal efecto
![Page 2: Diagrama de Pourbaix Cobre](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022071700/563db858550346aa9a92da07/html5/thumbnails/2.jpg)
termodinámico del amoníaco en la lixiviación es prevenir la formación de óxidos y
mantener el cobre en la solución a la forma de un complejo estable. De la Figura 16
se observa que la oxidación de la calcopirita en la zona ácida producirá diferentes
fases de acuerdo a la magnitud del potencial de oxidación.
Si se considera la oxidación de CuFeS 2 con iones Fe3+ a potenciales cada vez
mayores. Las siguientes reacciones son termodinámicamente posibles.
1. Transformación a bornita con formación de pirita.
5CuFeS 2 + 2H 2 S + 4Fe 3+ → Cu 5 FeS 4 + 4FeS 2 + 4H + + 4Fe 2+
2. Transformación a covelita y pirita.
CuFeS 2 + H 2 S + 2Fe 3+ → CuS + FeS 2 + 2H + + 2Fe 2+
3. Transformación a calcosita a potenciales sobre 0.4 V.
2CuFeS 2 + 12H 2 O + 18Fe 3+ → Cu 2 S + 20Fe 2+ + 3SO 42- + 24H +
4. Finalmente disolución de cobre como Cu 2+ en solución.
CuFeS 2 + 8H 2 O + 16Fe 3+ → Cu 2+ + 17Fe 2+ + 2SO 42- + 16H +
Las reacciones planteadas sugieren el siguiente mecanismo de oxidación de la
calcopirita en la zona ácida: bornita, covelita, calcosita y Cu 2+ . El hierro presente en
el mineral, antes de entrar a solución como Fe 2+ pasaría a pirita como etapa
intermedia.
Las reacciones 1 y 2 requieren H 2 S como reactivo y producen pirita como producto.
Evidentemente si no se suministra H 2 S ya sea en forma externa o por reacciones
laterales de los minerales presentes, estas reacciones no ocurrirán. Sin embargo,
aunque haya suministro de H 2 S estas reacciones ocurrirán solamente si la pirita
sufre nucleación y crecimiento. Estos son procesos que no ocurren con facilidad en
condiciones de lixiviación, por lo que el mineral en vez de descomponerse
permanece como fase meta-estable muy afuera de los límites de estabilidad
indicados por la termodinámica. De hecho no se ha informado la ocurrencia de
ninguna de estas dos reacciones en estudios de laboratorio y es improbable que
ellas ocurran.
La reacción 3 tiene una cinética demasiado lenta para ser observable en
condiciones de laboratorio; pero es importante desde el punto de vista geológico,
ya que explica la presencia de calcosita en minerales oxidados de cobre. Puede ser
![Page 3: Diagrama de Pourbaix Cobre](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022071700/563db858550346aa9a92da07/html5/thumbnails/3.jpg)
también importante en la lixiviación por lotes donde la acción bacterial acelera la
lenta oxidación química del azufre.
La reacción 4 se observa comúnmente en ensayos de lixiviación de laboratorio,
especialmente a pH altos como en la lixiviación amoníacal. En la lixiviación ácida
oxidante es responsable por la oxidación de S a sulfato que puede variar entre
menos de 1% a 30% dependiendo de las condiciones y el oxidante utilizado.
El diagrama potencial pH de la Figura 16 no permite predecir la reacción
dominante que se observa en la lixiviación ácida oxidante de la calcopirita y que
puede ser descrita por la ecuación
CuFeS 2 + 4Fe 3+ → Cu 2+ + 5Fe 2+ + 2Sº (∆Gº = - 28770 cal/mol)
Esta reacción ocurre porque tiene una velocidad de reacción mayor que la anterior
y porque, como ya se indicó antes, una vez formado el S es extraordinariamente
estable en soluciones ácidas.
ESIQ XD
![Page 4: Diagrama de Pourbaix Cobre](https://reader035.fdocuments.es/reader035/viewer/2022071700/563db858550346aa9a92da07/html5/thumbnails/4.jpg)