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