(2013-II) 2da Practica Hecha (Funda II)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

2Da PRCTICA CALIFICADA

Facultad: Ingeniera Geolgica, Minera y Metalrgica.

Curso: Fundamentos Metalrgicos II.

Profesor: Ing. Silva Campos, Oscar Felipe.

Estudiantes: Rojas Chambergo, Paolo Jean Karlo. Castromonte Pari, Diego Artidoro. Vela Pea, Roy Andre. Galicia Grigorieva, Juan Diego.

Cdigos: 20101275J, 20094097H, 20092658B, 20081237K.

2013

NDICEINTRODUCCIN . 3OBJETIVOS . 4PREGUNTA #1 .. 5PREGUNTA #2 10PREGUNTA #3 22PREGUNTA #4 31PREGUNTA #5 32CONCLUSIONES . 35BIBLIOGRAFA .. 36

INTRODUCCINUna de las actividades ms antiguas realizadas por el hombre ha sido la minera, cuya evolucin se ha producido de manera paralela a los avances de la humanidad. Prcticamente todas las actividades de que disponemos en la actualidad, nos vienen dadas directa o indirectamente por esta prctica, como construccin de viviendas al utilizar hormign, hierro, ladrillos, industria farmacutica (caoln, talco, esmectitas etc...), industrias petroqumicas, etc. En este breve informe junto con una serie de clculos daremos a entender que la extraccin de minerales y metales no es la nica obligacin en todo lo que involucra a la minera.

OBJETIVOS Comprender los casos de contaminacin por minera en el pas.

Brindar medidas de remediacin para dichos casos.

Entender una de nuestras labores principales como metalurgistas.

1. Del sistema calcular sus diagramas de solubilidad, predominancia y de Bjerrum a 5C, 25C y 95C. Considere como especie slida solamente al y entre las especies acuosas considere el siempre y cuando la base de datos cuente con esta especie.Primero obtenemos las reacciones para la formacin de y hallamos los respectivos Keq.

Reacciones a 25 C sistema Cu OH

Reacciones a 5C sistema Cu OH

Reacciones a 95C sistema Cu OH

A 25 C:

A 5 C:

A 95 C:

Sabemos:A 25 C: A 5 C: A 95 C:

Las concentraciones de y se consideran como 1, por lo cual no intervienen en clculo alguno. Una vez aclarado esto, procedemos a calcular las concentraciones de las especies inicas en funcin de K y [H+] y finalmente el CuT. De estos clculos principales se deducen todos los dems.

*Todos los clculos restantes sern realizados en Excel.2da prctica - Cu(OH)2 (funda II)

2. Determinar los diagramas de solubilidad del CuCO3 y CuS correspondiente a 5C, 25C y 95C considerando una concentracin total de CO3-2=10 -3 M yS-2=10-3 M respectivamente, se recomienda considerar un rango de pH de 0 a 14, pero en algunos casos puede ser mejor extenderlo de -4 a 20.Primero obtenemos las reacciones para la formacin de y hallamos los respectivos Keq.

Reacciones a 25C sistema Cu - CO3



A 25 C:

A 5 C:

A 95 C:


Las concentraciones de y se consideran como 1, por lo cual no intervienen en clculo alguno. Finalmente, procedemos a considerar las concentraciones de aproximadamente igual a 0,001. Una vez aclarado esto, procedemos a calcular las concentraciones de las especies inicas en funcin de K y [H+] y finalmente el CuT. De estos clculos principales se deducen todos los dems.

*Todos los clculos restantes sern realizados en Excel.2da prctica CuCO3 (funda II)

Primero obtenemos las reacciones para la formacin de y hallamos los respectivos Keq.

Reacciones a 25C sistema Cu - S



A 25 C:

A 5 C:

A 95 C:


Las concentraciones de y se consideran como 1, por lo cual no intervienen en clculo alguno. Finalmente, procedemos a considerar las concentraciones de aproximadamente igual a 0,001. Una vez aclarado esto, procedemos a calcular las concentraciones de las especies inicas en funcin de K y [H+] y finalmente el CuT. De estos clculos principales se deducen todos los dems.

*Todos los clculos restantes sern realizados en Excel.2da prctica - CuS (funda II)

3. Calcular la regresin lineal logK= A + B (1/T), por el mtodo simplificado y para tres reacciones escogidas el error cometido en el rango de temperatura de 5C a 95C. Para tal fin deber obtener de la base de datos la siguiente informacin, la especiacin es referencial.Empleando la base de datos del HSC completamos la tabla:Especie25 kj/molS25 j/mol

Cu 2+65.04-98

Cu(OH)3 --501.51771.291

Cu(OH)4 2--656.76220

CuO2 2--172.463-96.650

Cu(OH)2-372.709108.4

H2CO3(ac)-623.197187.443

HCO3 --586.86598.450

CO3 2--527.907-49.999

CuCO3-519.07487.864

H2S(a)-27.643126.000

HS -12.4467

S -285.972-14.602

CuS-56.61167.27

H2O-237.14169.95

H +00

Primero corroboraremos que todos los logKeq a 25 C sean correctos.Para la reaccin 1: []

Para la reaccin 2: []















El logK calculado coincide aproximadamente con la data del HSC.

Las tres reacciones escogidas para este caso fueron (4), (9) y (12):(4)(9)(12)G 298.15 K (KJ/mol)S 298.15 K (J/mol)H 298.15 K (KJ/mol)

Reaccin (4)-190.229228.3-122.161355

Reaccin (9)-201.073276.422-118.6577807

Reaccin (12)-134.09198.27-104.7917995

En un rango de temperatura de 5C a 95C calculamos el Gsimplificado y su Log(k).

T (K)Gsimplificado (KJ/mol)Log (k)Gsimplificado (KJ/mol)Log (k)Gsimplificado (KJ/mol)Log (k)

278.15-185.66334.92629503-195.5445636.78518065-132.125624.85502058

283.15-186.804534.5204928-196.9266736.39101678-132.6169524.50691748

288.15-187.94634.12877358-198.3087836.01053203-133.108324.17089501

293.15-189.087533.75041678-199.6908935.64302646-133.5996523.846335

298.15-190.22933.38475014-201.07335.28784709-134.09123.53266079

303.15-191.370533.03114572-202.4551134.94438401-134.5823523.22933375

308.15-192.51232.68901638-203.8372234.6120669-135.073722.93585019

313.15-193.653532.35781245-205.2193334.29036187-135.5650522.65173861

318.15-194.79532.03701884-206.6014433.97876858-136.056422.37655715

323.15-195.936531.7261523-207.9835533.67681766-136.5477522.10989128

328.15-197.07831.42475907-209.3656633.38406835-137.039121.85135175

333.15-198.219531.13241261-210.7477733.10010635-137.5304521.60057267

338.15-199.36130.84871161-212.1298832.82454188-138.021821.35720981

343.15-200.502530.57327817-213.5119932.55700783-138.5131521.12093897

348.15-201.64430.30575607-214.894132.29715824-139.004520.89145459

353.15-202.785530.04580929-216.2762132.0446667-139.4958520.66846843

358.15-203.92729.79312054-217.6583231.79922504-139.987220.45170833

363.15-205.068529.54739004-219.0404331.56054207-140.4785520.24091711

368.15-206.2129.30833428-220.4225431.3283424-140.969920.03585157

Luego con estos datos podemos hacer una regresin

Donde:

4. De acuerdo al ECA del MINAM, sealar para los tres slidos considerados si cumplen con eliminar el metal pesado segn los LMP para las clases A1 y A3.Obtuvimos la siguiente tabla:

Las apreciaciones y comentarios se encuentran en los Excel.

5. Medidas de remediacin.Electro-remediacin de relaves de cobreHasta ahora slo existen procedimientos fsicos para estabilizar este tipo de residuos y, no se conocen mtodos que permitan remover los metales pesados de ellos. En los ltimos veinte aos la remediacin electro-cintica ha probado ser un mtodo para remover metales pesados a partir de residuos slidos finos, tales como suelos, arcillas, cenizas y barros. Una mejora de este mtodo es la remediacin electro-dialtica, donde la introduccin de membranas de intercambio inico optimiza el proceso de remediacin.

El uso de la remediacin electro-dialtica se ha investigado a escala de laboratorio, con el objeto de verificar en primer lugar la factibilidad tcnica de remover cobre de relaves tpicos de la industria minera nacional. En este contexto se ha evaluado la importancia de diversos parmetros sobre la eficiencia del proceso de remediacin. Las experiencias se llevaron a cabo en una celda de acrlico y se han normalizado para tratar 1.5 a 1.8 kilos de relave base seca, utilizando un campo elctrico continuo aproximado entre 2 y 4 (volts/cm) con tiempos variables de remediacin de hasta 500 horas. La Figura 1 muestra el principio del mtodo de remediacin.La Tabla a continuacin muestra resultados de remocin en la seccin del nodo de algunas experiencias de remediacin utilizando relave de la divisin El Teniente de Codelco Chile.

Los resultados experimentales muestran que el cobre puede ser removido de los relaves aplicando un campo elctrico continuo. Las experiencias indican que el pH del relave debe ser cido, para que el cobre se disuelva y pueda ser trasportado por los fenmenos electrocinticos. El comportamiento apreciado en las experiencias de remediacin es similar al observado en electro-remediaciones de suelos contaminados. El uso de aditivos tales como cidos y ligandos aumenta la velocidad de la remocin del cobre en los relaves. En el caso de los ligandos cuando el complejo de cobre estable en condiciones cidas es catinico el proceso mejora an ms.

Manejo ambiental de relaves de cobre y otros metalesMejorar los sistemas de drenajePara desviar las soluciones de escorrenta de los sistemas existentes de contencin. Las mejoras en el drenaje deben tambin reducir la infiltracin, prevenir el empozamiento de lluvia en la parte superior de las canchas de relave y de apilamientos de desmontes y para aislar escorrentas limpias de los desechos de mina, de manera que se reduzcan los volmenes de agua que debern ser manejados.

Mejorar los sistemas existentes de contencin al mximo nivel posiblePodra incluir la instalacin de recubrimientos compuestos con sistemas de coleccin y extraccin de soluciones a fin de incrementar los volmenes de soluciones tanto como sea posible. El propsito de instalar estos sistemas es el de eliminar la infiltracin rutinaria de lquidos contaminados y de proporcionar la mxima contencin in-situ.3. Construccin de sistemas de contencin/evaporacin /tratamiento en las zonas ms bajas, cercanas al ro, donde la topografa es ms horizontal, se presenta menos lluvia, siendo adems la velocidad de evaporacin ms alta. Estos sistemas de contencin deben ser diseados para una captacin completa del exceso de efluente industrial de las minas, cuya capacidad deber determinarse en base a eventos de avenidas de 25 aos. Podra ser factible disear estos sistemas de contencin para descarga cero, utilizando evaporacin para reducir el agua. El exceso de agua que no sera evaporada podra ser tratada teniendo en cuenta las estndares de efluentes para descarga.

Cerrar y/o restaurar relaveras abandonadas o que no estn en uso en las minas Instalacin de sistemas de coleccin de filtraciones. Nuevo trazo del ro y sus tributarios para minimizar el contacto hidrulico con los relaves. Medidas para reducir la infiltracin y el contacto con el agua superficial. Mejoramiento de los sistemas de contencin de agua en los residuos y relaves de explotacin.

Como dato final, otra forma de remediacin sera el aumento del pH (en ciertos casos). Pero cabe recalcar que nuestro pH no debe exceder de 10.5 u 11 porque podra daar las tuberas (incrustaciones). Podramos aumentar el pH con cal, pero resultara muy costoso, por lo que es recomendable usar rocas carbonatadas.

CONCLUSIONES Muchas minas en el Per no cumplen con los lmites permisibles y por ende se ven en la necesidad (o deberan hacerlo) de buscar vas alternas de remediacin, ya sean fsicas o qumicas.

Debemos entender y comprender nuestra labor como metalurgistas con el medio ambiente, con el entorno y con las personas a nuestro alrededor.

No siempre el fin justifica los medios, en nuestro futuro mbito de trabajo y en este caso queremos decir que porque podamos obtener una buena suma de dinero (ya sea para nosotros o para los ingresos del pas en cuestin) obteniendo metales valiosos, entonces no vamos a contaminar a diestra o siniestra todo lo que nos rodea (suelo, ros, aire, etc).

Al usar los diagramas de solubilidad y compararlo con los ECAS respectivos, nos damos cuenta que es ms conveniente precipitar cobre como CuS, seguido de Cu(OH)2 y finalmente CuCO3.

Respecto a lo anterior, lo afirmamos porque al precipitar como CuS, est dentro de los lmites permisibles y casi no tengo que hacer nada (sino es que nada) para evitar la contaminacin. La grfica est muy por debajo de la lnea de los ECAS. Los puntos mnimos son fciles de alcanzar (el pH no est muy lejano del fluctuante).

El Cu(OH)2 seguira porque, pese a tener menos rango de pH permisible, sigue estando una parte ah mismo y en el peor de los casos se podra elevar el pH sin pasar el lmite permisible e incluso llegar al mnimo.

El cobre al precipitar como carbonato (CuCO3) es el peor de los casos. Solo a bajas temperaturas (5 C) tiene un pequeo rango de pH permisible. Al elevarse la temperatura la grfica empieza a ponerse por encima de la lnea de los ECAS. En este caso debemos buscar otras medidas de remediacin.

Las dems conclusiones acerca de lmites permisibles, pH fluctuante y mnimos se encuentran en los Excel (Diagramas de Solubilidad).Dato curioso: Ntese como la grfica cambia con los aumentos o disminuciones de temperatura. Note los rangos permisibles, punto mnimo (log[CuT] y Ph), etc. Todo se mueve en un cierto sentido (o sube o baja).

BIBLIOGRAFA http://www.horizonteminero.com/articulos/amedioambiente/1093-eco-mineria-novedosas-estrategias-de-fito-remediacion.html

http://www.juntadeandalucia.es/medioambiente/contenidoExterno/Pub_revistama/revista_ma34/ma34_2.html

http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MMAM8.htm

http://www.rankia.com/blog/materias-primas/1874123-mayores-productores-cobre-mundo

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422009000200037

http://www.uclm.es/users/higueras/mam/MMAM9.htmFUNDAMENTOS METALRGICOS IIPgina 36

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