Producir Sulfato de Cobre a Partir de CEMENTO de COBRE

5/25/2018 Producir Sulfato de Cobre a Partir de CEMENTO de COBRE

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Revista del Instituto de Investigacin FIGMMGVol. 8, N. 15, 9-13 (2005) Universidad Nacional Mayor de San MarcosISSN: 1561-0888 (impreso) / 1628-8097 (electrnico)

RESUMEN

En la zona sur del pas existen minerales oxidados de cobre difciles de lixiviar, y cuando lo hacen, se obtienelicores ricos en cobre, pero tambin en contaminantes, lo que producir sulfato de cobre que no cumple con lascaractersticas tcnicas requeridas para su uso en la industria.

En este estudio, que consiste en lixiviar el mineral oxidado, precipitacin con fierro, donde se eliminan lasimpurezas, lixiviacin del cemento de cobre y cristalizacin directa, se obtiene un buen producto, tecnologaque se puede aplicar a otros minerales parecidos muy abundantes en el Per.

Palabras clave:Produccin de sulfato de cobre.

ABSTRACT

In the south part of the country there oxidated copper minerals hard to leach and when you do it you getextracts are rich in copper but also contain polliting agents, that produces copper sulfate that does not matchwith the technical characteristics requiered for its industry use.

This research consist in leaching the oxidated mineral, precipitation with iron, where the impuritis are eliminated,leaching of copper cement, and direct cristallization, out get a good product, technology can be applied to othersimilar mineral in Per.

Keywords: Copper sulphate production.

I. INTRODUCCIN

La produccin de sulfato de cobre es una tec-nologa conocida y sencilla a partir de mineralesoxidados y de soluciones cidas de agua de mina;

para que el sulfato de cobre alcance las caracte-rsticas de la norma tcnica respectiva, usualmen-te se hace mediante purificacin y concentracinde las soluciones de lixiviacin mediante: extrac-cin y reextraccin con solventes orgnicos; comoes de conocimiento general, esta tecnologa escostosa y slo est al alcance de la gran minera.

PRODUCCIN DE SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO A

PARTIR DE CEMENTO DE COBREPRODUCTION OF PENTAHIDRATED COOPER SULFATE FROM COOPER CEMENT

ngel Azaero Ortiz*, Pablo Antonio Nez Jara, Aquiles Figueroa Loli, Ssimo Fernndez Salinas,Jaime Zegarra Navarro, Elard Len Delgado, Luis Orihuela Salazar, Melitn Alpaca Arenas, Donato

Snchez Choquehuanca y Eulogia Guilln Pacocha

En este trabajo de investigacin se ha produ-cido sulfato de cobre de acuerdo al siguiente es-quema:

Lixiviacin del mineral oxidado, precipitacin

del cobre de la solucin, seguida de lixiviacin encaliente del cemento de cobre, separacin slido/lquido y cristalizacin directa; evitando el costosoproceso de intercambio inico, en esta secuencia,durante la cementacin, se eliminan, en la solu-cin pobre que retorna al circuito de lixiviacin, losiones frrico, aluminio y cloro. El sulfato de cobre

* Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Metalrgica, Universidad Nacional Mayor de San Marcos.E-mail: [email protected]


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PRODUCCINDESULFATODECOBREPENTAHIDRATADOAPARTIRDECEMENTODECOBRE

pentahidratado producido es de muy buena cali-dad y con impurezas mnimas, comparables al pro-ceso de extraccin con solventes orgnicos.

II. CONSIDERACIONES GENERALES

2.1. Lixiviacin de minerales oxidados decobre

La chalcantita y brochantita se disuelven enagua; la azurita, malaquita y crisocola se disuel-ven en cido sulfrico:

O3HCOCuSO2SO2HCu(OH).COCu 2244223 ++=+

O4H2CO3CuSOSO3H.Cu(OH)2CuCO 2244223 ++=+

O3HSiOCuSOSOHO.2HCuSiO 2244223 ++=+

2442 HFeSOFeSOH +=+

O2H)(SO2FeSOHO4FeSO 23424224 +=++

El sulfato frrico es lixiviante de la covelina,calcosina y Cu:

S2FeSOCuSO)(SOFeCuS 44342 ++=+

S4FeSO4FeSO2CuSO)(SO2FeSCu 4443422 +++=+

44342 2FeSOCuSO)(SOFeCu +=+

En la industria se requiere de 1.5 a 3 vecesms del consumo estequiomtrico requerido, esteconsumo se distribuye en:

a) cido para neutralizar la pulpa.

b) cido libre: 1-2 kg de cido/TMM.

c) cido para lixiviar el mineral de cobre oxidado.

Variables importantes

1. Granulometra.

2. Concentracin de cido.

3. Tiempo de contacto.

4. Velocidad de difusin: agitacin y T.

44 FeSOCuFeCuSO +=+

4342 3FeSOFe)(SOFe =+

2442 HFeSOFeSOH +=+

El cido sulfrico es consumido por:

La presencia de cido durante la precipita-cin es necesaria para mantener las sales de fie-rro en solucin.

pH = 3.0 equivale a 0.25 gr/l cido libre

Es necesario mantener un exceso de fierrometlico para evitar la redisolucin de cobre.

2.2. Precipitacin de cobre de soluciones delixiviacin cida

Reaccin de xido - reduccin

Fe - 2e = Fe++

Cu++

+ 2e = CuFe + Cu++= Fe+++ Cu

La fuerza electromotriz de acuerdo a la Leyde Nerst:

Eo (Fe/Fe++) =-0.441 V

Eo (Cu/Cu++) =+0.339 V

El equilibrio se alcanza cuando los potencia-les son iguales:

C Fe++

C Cu ++ este valor nos indica que nohay redisolucin de ionescpricos y la precipitacin sercompleta.

Reacciones secundarias

1 unid. de Cu metlico requiere 0.878 unida-des de Fe metlico en la prctica.

El consumo de fierro es: 1.3 a 2.5 por 1 co-bre, la reaccin es rpida: 10 - 30 minutos.

El Fe es consumido por:

= 1026


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III. ANTECEDENTES

3.1. Caractersticas tcnicas del sulfato decobre pentahidratado

3.3. Cristalizacin

La solucin rica obtenida en el punto 1, sepurific y concentr con solventes orgnicos: Lix-984.

Resultados en gr/l

Cu Fe Cl pH

24.8 0.005 0.20 1.2

Esta solucin se procedi a cristalizar:

Tiempo de evaporacin: 5 horas

Temperatura: 70C

Enfrindose violentamente; el CuSO4obtenido:

Cu CuSO4.5HH2O Fe-Cl pH

25.31 99.39 0.26 2.9La solucin obtenida en el punto 2, se evapo-

r y cristaliz directamente.

Resultados del sulfato de cobre obtenido:

Cu CuSO4.5H2O Fe- Cl pH

24.9 98.0 0.57 3.2

IV. METODOLOGA DE TRABAJO

4.1. Objetivo

Producir sulfato de cobre con el mnimo con-tenido de impurezas: Fe+++y Cl-, a partir de ce-mento de cobre obtenido por lixiviacin y precipi-tacin de un mineral oxidado con presencia deminerales de fierro, clorita y halita (NaCl).

4.2. Hiptesis

Las aguas madres productos de la cristaliza-cin directa son ricas en cloro e in frrico; cuan-

do recirculan al circuito de lixiviacin, saturan lassoluciones ricas, produciendo cristales de sulfatode cobre contaminado que no cumplen con las le-yes mnimas requeridas por la norma tcnica co-rrespondiente.

4.3. Pruebas de laboratorio

Para disminuir o eliminar el frrico, cloro yhacer ms econmico el proceso, sin extraccin

ESPECIFICACIONES

SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADOCobre 25%

Pureza 98%

Fierro/Cloro 0,04% tpico

Zinc 0,01% tpico

Calcio 0,04 % tpico

Plomo 0,003% tpico

Aluminio 0,01% tpico

Arsnico 0,002% tpico

Cromo 0,0007% tpico

Cadmio 0,00003% tpico

pH 3,5 / 4,5

Color AZUL VITROLO

Presentacin Tamao de Cristales* Granel* Mediano, Talla de 1/4* Pequeo, Malla N 8* Fino, Malla N 12(*) Con o sin anticaking

3.2. Lixiviacin del mineral oxidado

Para obtener la solucin de lixiviacin se si-

gui dos mtodos:

3.2.1. Lixiviacin del mineral con solucin cidaal 4%; cuando suba el pH a ms de 2, secosechaba y luego se adicionaba solucincida al 4%, hasta completar el proceso

Resultados en gr/l:

Cu Fe Cl pH

16.8 0.02 0.8 2.4

3.2.2. Lixiviacin del mineral con solucin cida

al 4%, reajustando la solucin al 4% cadavez que bajaba a menos de 10 gr/l de ci-do libre y recirculando la solucin hastacompletar el proceso.

Resultados en gr/l:

Cu Fe Cl pH

42.1 1.3 1.2 2.0


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con solventes orgnicos, se opt por lixiviar el mi-neral oxidado, precipitacin con chatarra de fie-rro; lixiviacin en caliente del cemento de cobre;separacin slido/lquido y cristalizacin del sulfatode cobre pentahidratado.

4.4. Cementacin- Tiene por objeto reducir el in frrico a ferroso

eliminndose con la solucin de precipitacinagotada.

- En presencia de fierro metlico, el cloro quedaen la solucin de precipitacin:

2 CuCl2+ 2 FeCl3+ 3 Fe g2Cu+ 5 Fe Cl2

De esta manera el cemento de cobre tienealta calidad con el mnimo contenido de impurezas.

4.5. Lixiviacin del cemento de cobrea) El cemento de cobre de alta calidad tiene la

ventaja de oxidarse rpidamente, mediante laformacin de una pelcula de xido de cobre enla superficie, lo que favorece su disolucin.

b) La presencia de iones Fe++y aire producen ionesFe+++que ayudan a disolver el cobre metlico.

c) La cintica de lixiviacin de Cu es incrementadasustancialmente con el aumento de temperatura.

4.6. Materia prima

El cemento de cobre ensaya:

Leyes en %

Cu Fe Cl

78.2 1.08 0.04

4.7. Pruebas experimentales

Lixiviacin del cemento de cobre a 85C.

Decantacin de la solucin.

Cristalizacin.

Secado de la sal.

4.8. Condiciones comunes de lixiviacin delcemento de cobre

Cemento: 10 gr

Ley: 78,2% Cu

Dilusin: 10/1

cido Sulf. Conc.: 7.2 cc; 13.1 gr

Temperatura: 85C

Tiempo: Variable 1-6 h

V. RESULTADOS

5.1. Lixiviacin de cemento de cobre

Prueba Tiempo Residuo: Gr ExtraccinN Horas Peso % Cu % Cu12345

6

12345

6

3.33.12.92.01.8

1.6

76,477,875,682,087,1

85,2

67,869,272,079,080,0

82,6

5.2. Los resultados del sulfato de cobre de laprueba N. 6

Producto Peso oVolumenLey:

% Cu

c.Libregr/l

Distribucin% Cu

* Sulfato de cobreAgua madreResiduoCab. Calc.

19.9 gr20.8 cc1.6 gr10.0 gr

25,369,0 gr/l(85,2)7,84

--69.1

64,318417,3

100,00

* CuSO4.5H2O : 99,37%Fierro : 0,04%Cloro : trazas

VI. DISCUSIN DE RESULTADOS

6.1. De los resultados obtenidos, podemos ver queslo con purificacin y concentracin previade la solucin rica 1, va extraccin por sol-ventes, es posible obtener el sulfato de cobrecon el grado tcnico requerido.

6.2. La solucin rica 2, que se ha cristalizadodirectamente de la solucin de lixiviacinproduce sulfato de cobre de acuerdo a normatcnica, pero con ley de impurezas que rebasael lmite permisible; en la prctica industrialse van saturando las soluciones de lixiviaciny agua madre con iones Fe+++y Cl-, lo queobliga a hacer purgas peridicas con prdidasde cobre ya disuelto agravado por ladisminucin constante de la calidad del sulfatode cobre.


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6.3. El diagrama de flujo: Lixiviacin del mineraloxidado precipitacin con fierro del cobreprocedente del licor de lixiviacin lixiviacinen caliente del cemento de cobre y cristaliza-cin de la solucin rica; produce sulfato decobre de acuerdo a indicaciones de la normatcnica, principalmente porque:

a. Los iones frricos se reducen a ferrosos,eliminndose en la solucin pobre de pre-cipitacin.

b. Sucede igual con los iones cloro: reaccin

2CuCl2+ 2FeCl3 + 3Fe g2Cu + 5FeCl2

c. Cemento de cobre con alta ley y con im-purezas bajas, ayuda a producir sulfatode cobre de buena calidad.

6.4. Esta tecnologa para producir sulfato de co-bre con las caractersticas requeridas en laindustria se puede aplicar a otros mineralessimilares al estudiado.

VII. CONCLUSIONES

7.1. La tecnologa clsica de lixiviacin del mine-ral oxidado, concentracin y purificacin consolventes orgnicos y cristalizacin de la so-lucin rica produce sulfato de cobre de bue-na calidad, pero el proceso es costoso.

7.2. Producir sulfato de cobre directamente de lasolucin que viene de la lixiviacin del mine-ral oxidado nos da un sulfato de cobre queescasamente alcanza la ley mnima requeri-da en cobre, pero los contaminantes Fe+++yCl-son altos, lo que se agravar conforme serecirculen las soluciones, deteriorando pro-gresivamente la calidad del producto.

7.3. El mtodo de lixiviacin del mineral oxidadode cobre, precipitacin con chatarra de fie-rro, lixiviacin en caliente del cemento decobre y cristalizacin directa de la solucin

rica nos produce sulfato de cobre de exce-lente calidad, adems el proceso es econ-mico y puede ser implementado en otros mi-nerales similares; muy abundantes en el Per.

AGRADECIMIENTOS

Al Consejo Superior de Investigaciones; a laDireccin y Coordinacin de la Escuela Acadmico

Profesional de Ingeniera Metalrgica, a los profe-sores y alumnos que han colaborado en el desa-rrollo del Proyecto de Investigacin N 041601081.

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