universidad nacional de ingenieria walter alex rivera huamán

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLOGICA MINERA Y
METALÚRGICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA
METALÚRGICA
LIXIVIACIÓN ALCALINA DE UN CONCENTRADO
DE ENARGITA (Cu3AsS4) CON HIPOCLORITO DE
SODIO (NaOCl)
Tesis para optar el título de
INGENIERO METALURGISTA
Presentado por:
WALTER ALEX RIVERA HUAMÁN
LIMA – PERU
2006
INDICE GENERAL
RESUMEN
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO I
ASPECTOS GENERALES
1.1
1.2
1.3
GENERALIDADES.
ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN.
OBJETIVOS.
1.3.1 Generales
1.3.2 Específicos
1.4
LA ENARGITA: NATURALEZA, COMPOSICIÓN Y
ESTRUCTURAS
ANTECEDENTES DE LA LIXIVIACIÓN DE ENARGITA
LA ENARGITA EN EL PERÚ.
1.5
1.6
5
9
11
11
14
15
15
16
16
21
27
CAPÍTULO II
TERMODINÁMICA Y CINÉTICA QUÍMICA DE LA
LIXIVIACIÓN DE LA ENARGITA
32
2.1
ASPECTOS TERMODINÁMICOS
2.1.1 Diagrama de área de predominancia.
2.1.2 Diagrama de especies
2.1.3 Diagrama de equilibrio de fases
32
33
34
34
2.2
DIAGRAMAS DE AREA DE PREDOMINANCIA DE
LA ENARGITA
2.2.1 Diagrama de estabilidad del sistema Cu - S - H2O
2.2.2 Diagrama de estabilidad del sistema As -H2O
2.2.3 Diagrama de estabilidad del sistema S - H2O
35
FACTIBILIDAD TERMODINÁMICA DE LA LIXIVIACIÓN.
ASPECTOS CINÉTICOS
PROCESOS HETEROGÉNEOS EN LA METALURGIA
EXTRACTIVA.
VELOCIDAD DE REACCIÓN EN SISTEMAS
HETEROGÉNEOS.
2.6.1 Dependencias de la velocidad de reacción.
2.6.2 Velocidad de reacción y leyes experimentales
2.6.3 Efecto de la temperatura
2.6.4 Teoría de la velocidad absoluta de reacción
42
42
43
2.3
2.4
2.5
2.6
36
38
40
43
44
47
49
50
2.7
2.8
ETAPAS CONTROLANTES
2.7.1 Transporte de materia a través de la capa de
productos sólidos.
2.7.2 La reacción química.
2.7.3 Control mixto en la capa de productos.
54
54
MODELIZACIÓN EN SISTEMAS SÓLIDO – LÍQUIDO
59
2.8.1 Modelo para control químico.
2.8.2 Modelo para el control por transporte de materia en
la película fluida.
2.8.3 Modelo para el control por transporte de materia en
la capa de productos.
61
63
57
58
63
CAPÍTULO III
COMPORTAMIENTO DEL HIPOCLORITO DE SODIO
DURANTE LA LIXIVIACION
67
3.1
67
3.2
TERMODINÁMICA Y QUÍMICA DEL HIPOCLORITO DE
SODIO.
ESTABILIDAD DEL HIPOCLORITO DE SODIO.
70
CAPÍTULO IV
EXPERIMENTAL
75
4.1
4.2
4.3
MUESTRA DE TRABAJO
MATERIALES REACTIVOS Y EQUIPO EXPERIMENTAL.
DETERMINACIÓN ANALÍTICA DEL ION HIPOCLORITO
DE SODIO
PRUEBAS CINÉTICAS PARA DETERMINAR EL EFECTO
DE LAS VARIABLES
4.4.1 Efecto de la temperatura, velocidad de agitación y
Tamaño de partícula
4.4.2 Pruebas para determinar el agotamiento del
hipoclorito de sodio
75
77
79
PRUEBAS PARA DETERMINAR LA EXOTERMICIDAD DE
LA LIXIVIACIÓN DE LA ENARGITA CON OCl − .
PRUEBAS PARA DETERMINAR LA ESTABILIDAD DEL
ION HIPOCLORITO FRENTE A LA TEMPERATURA.
FABRICACIÓN DE SECCIONES PULIDAS.
82
4.4
4.5
4.6
4.7
81
81
82
82
83
CAPÍTULO V
RESULTADOS
84
5.1
EFECTO DE LAS VARIABLES.
5.1.1 Temperatura.
5.1.2 Velocidad de agitación.
5.1.3 Tamaño de partícula
5.1.4 Concentración de hipoclorito de sodio
5.1.5 Concentración de hidróxido de sodio.
84
86
91
94
99
104
5.2
5.3
MODELO CINÉTICO DE LIXIVIACIÓN DE LA ENARGITA.
EXOTERMICIDAD DE LA LIXIVIACIÓN
DE LA ENARGITA.
ESTABILIDAD DEL ION HIPOCLORITO CON
LA TEMPERATURA.
MICROFOTOGRAFÍAS DE PARTÍCULAS DE ENARGITA
CON EMS
106
106
5.4
5.5
108
111
CAPÍTULO VI
DISCUSION DE RESULTADOS
115
6.1
COMPORTAMIENTO DE LA ENARGITA DURANTE LA
LIXIVIACIÓN.
6.1.1 Comportamiento del Cu durante la lixiviación.
6.1.2 Comportamiento del S durante la lixiviación.
6.1.3 Comportamiento del As durante la lixiviación.
115
COMPORTAMIENTO DEL HIPOCLORITO DE SODIO
DURANTE LA LIXIVIACIÓN DE ENARGITA.
COMPORTAMIENTO DEL HIDROXIDO DE SODIO
DURANTE LA LIXIVIACIÓN DE ENARGITA.
127
6.2
6.3
121
123
125
131
CONCLUSIONES
134
OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES
137
ANEXOS
139
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
148
NOMENCLATURA
152
INDICE DE GRÁFICOS
154
INDICE DE TABLAS.
157