7/25/2019 MIN260-Certamen N 1 (Pauta)

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PROCESAMIENTO DE MINERALES II (MIN260)

CERTAMEN N 1

NOMBRE ALUMNO Pauta de correccin

RUT FIRMA

Problema 1. Refirase al diagrama Eh-pH presentado en la figura de abajo para el sistema

Co-H2O, a temperatura y presin atmosfrica.

a) Identifique todos los posibles modelos de reaccin que pueden usarse para disolver unmaterial de alimentacin que contiene xido de cobalto (Co3O4). (10%)

b) Para cada modelo de reaccin, indique las ecuaciones qumicas relevantes. (5%)

c) Indique para cada modelo propuesto, si es de tipo no-oxidante, oxidante, o

reductor.(5%)d) Para cada esquema de disolucin, suministre un diagrama de flujo simplificado.(10%)

Solucin

a) En presencia de agentes oxidantes y en medio cido a neutro, el cobalto se disuelve enCo

2+. Para disolver este xido se debe pasar de la zona de estabilidad del Co3O4, punto

arbitrario (1) en la regin de estabilidad del agua, a la del Co2+

, un punto arbitrario (2) en

la zona de estabilidad de la especie inica.

b) La reaccin de disolucin del xido es:

Co3O4+8 H++ 2e = 3Co

2++ 4 H2O

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c) De la reaccin desarrollada en (b) se puede observar que para disolver el xido se

requieren de condiciones de acidez (pH) y de potencial (Eh), debido a que se trata de unareaccin electroqumica. El cobalto, pasa de un estado de oxidacin en el xido de 8/3=

2,3 a 2, indicando que ocurre una reduccin.

d) Un diagrama simplificado de proceso de lixiviacin del xido sera:

Problema 2. Se estudi la cintica de un mineral calcostico, a travs de una lixiviacin

bacteriana en columnas unitarias. Una de las columnas fue cargada con 70 kg de mineral con

una ley de cobre soluble de 1,1% y una granulometra 100% inferior a 0,5 pulgadas. Ladensidad del mineral fue de 2,2 g/L, usando el mtodo del picnmetro. La columna fue

regada, a tasas de riego variables, con un refino que contena 0,26 g/L Cu2+

a un pH= 1,5.

Durante el experimento se tomaron muestras de solucin para anlisis por contenido de cobre

mediante espectrofotometra de absorcin atmica, a diferentes tiempos preestablecidos.Adicionalmente a cada tiempo de muestreo, se midi el volumen de solucin desplazada a

travs de la columna. Los resultados de lixiviacin se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1. Datos cinticos de lixiviacin

Tiempo,das (Cu

2+), g/L V, L

0 0 0

8 9,56 8,68

17 13,1 7,1521 15,92 6,58

33 9,08 8,15

37 13,4 7,49

44 15,5 6,44

58 9,27 8,27

77 5,76 6,87

91 8,7 7,85

107 7,81 7,55

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Se pide:

a)

Determinar el los mecanismos cinticos controlantes usando el modelo de ncleorecesivo.(10%)b) Expresar la ecuacin de cintica global.(10%)

c) Para el o los mecanismos controlantes determinar sus correspondientes parmetros

cinticos. (10%)d) Encontrar el tiempo terico necesario para lograr una extraccin del 80% del cobre

soluble.(10%)

Solucin

Capacidad 70.000 gCu Soluble 1,1 %

Cu extraible 770 g

Cu refino 0,26 g/LpH 1,5

[H+] 0,03 Molar

R 0,7 cm

2,2 g/cm3b 1,0

a) Para determinar el mecanismo cintico controlante, graficaremos cada mecanismo yevaluaremos la varianza de los datos experimentales en relacin con el modelo de

control.Tiempo, das (Cu

2+), g/L V, L Cu

2+, extraido Eparcial,% Eacumul, % XB 1-3(1-XB)^(2/3 )+2(1-XB) 1-(1-XB)^(1/3)

0 0 0 0,00 0,00 0 0,000 0,000 0,000

8 9,56 8,68 80,72 10,48 10,48 0,105 0,004 0,036

17 13,1 7,15 91,81 11,92 22,41 0,224 0,019 0,081

21 15,92 6,58 18,56 2,41 24,82 0,248 0,023 0,091

33 9,08 8,15 71,88 9,34 34,15 0,342 0,046 0,130

37 13,4 7,49 32,36 4,20 38,35 0,384 0,060 0,149

44 15,5 6,44 98,15 12,75 51,10 0,511 0,116 0,212

58 9,27 8,27 74,51 9,68 60,78 0,608 0,177 0,268

77 5,76 6,87 37,79 4,91 65,68 0,657 0,216 0,300

91 8,7 7,85 66,25 8,60 74,29 0,743 0,301 0,364

107 7,81 7,55 57,00 7,40 81,69 0,817 0,399 0,432

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De las lneas de tendencias y sus desviaciones se deduce que el mecanismo controlante es decontrol qumico.

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b) La expresin de cintica global es:

+ [1 3 (1 )+ 2 (1 )] + [1 (1 )

] =

c) Se tiene la siguiente informacin de los grficos:

Pendientes de lneas de ajustes:

md 0,0087

mde 0,0031

mk 0,0041

Parmetros cinticos

D

Def 0,02

k 0,20

d) Los tiempos involucrados en cada modelo de control son:

Tiempos para conversin total

t 115 dast 323 das

t 244 das

t* 681 das

Problema 3.En relacin con el proceso de precipitacin o cementacin de cobre, que serealiza en un tambor rotatorio, explique:

a) Las semi-reacciones y la reaccin global que da cuenta del proceso. (10%)

b) Cul o cules seran los mecanismos cinticos controlantes? Explique. (10%)

c) Si se utiliza para la lixiviacin la solucin recuperada (refino), qu efecto podrantener las impurezas, en el largo plazo, sobre la eficiencia del proceso? Explique.

(10%).

Solucin

a) Las semi-reacciones involucradas en la cementacin del cobre son:

Cu2+

+ 2e = Cuo (reaccin de reduccin)

Feo= Fe

2++ 2e (reaccin de oxidacin)

La suma de ambas reacciones da origen a la reaccin global de cementacin:

Cu2+

+ Feo= Cu

o+ Fe

2+

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b) El mecanismo controlante de la reaccin de cementacin del cobre es el de reaccin

qumica, la que depende de la superficie de hierro disponible.

c) La solucin refino contiene concentraciones elevadas de ion ferroso, lo que deacuerdo con el principio de Le Chatelier, puede generar la inversin de la reaccin

principal del proceso indicada en (a), evitando en consecuencia la precipitacin del

cobre.

JIA/Noviembre 2015