Estudio de la cinética de oxidación del ión Ferroso en distintas soluciones acuosas

Universidad de Santiago de ChileFacultad de Ingeniería

Departamento de Metalurgia

Integrantes:

Sebastián Arraño

Javier Bustamante

Profesor Guía: Dr. Patricio Navarro

Fecha: 15/05/15

ObjetivosGeneral:• Estudiar en distintas condiciones experimentales la cinética de

oxidación del ión Ferroso.

Específicos:• Estudiar el efecto de la variación de las concentraciones

iniciales de ión Ferroso e ión Férrico sobre la cinética de oxidación del ión Ferroso.

• Analizar el efecto de un sólido inerte en solución sobre la cinética de oxidación del ión Ferroso.

• Evaluar el efecto de la presencia de un concentrado sulfurado de cobre en solución sobre la cinética oxidación del ión Ferroso.

Estado del Arte-Lixiviación de minerales sulfurados de cobre en medio Fe+3/H2SO4

• Los minerales sulfurados de cobre requieren la presencia de un agente oxidante (Fe+3 ) y condiciones de pH (acidez), para efectuar su disolución.

• Se requieren potenciales entre 0,5 y 0,7 (V) y pH hasta 3.

• La reacción es:

MS + 2Fe3+ = M2+ + 2Fe2+ + S

Estado del Arte-Lixiviación de Calcopirita en medio Fe+3/H2SO4

Estado del Arte-Comportamiento del hierro en solución• Es determinante en el potencial de la solución, a

través de la relación.El potencial de la semireacción de reducción es:

• Con una pequeña variación de la relación entre las concentraciones de ión férrico y ión ferroso, se produce fuerte variación del potencial de la solución.

-Obtención de ión ferroso

Mediante ión Férrico

• FeS2 + 14 Fe3+ + 8H2O = 15Fe2+ + 16H+ + 2SO42-

Mediante Oxígeno

• FeS2 +7/2O2 + H2O = Fe2+ + 2H+ + 2SO42-

Estado del Arte

Estado del Arte-Oxidación del ión ferroso

• Es necesaria para regenerar el ión Férrico en la solución y mantener el potencial de ésta.

• Las reacciones que ocurren son:

:

:

:

Estado del ArteEn el estudio realizado por González (2010)[1] se obtuvo los siguientes resultados:

Evolución del potencial en la oxidación de ión ferroso en distintas concentraciones iniciales, pH=1.5 y 70ºC, durante 11 días de estudio.

Estado del ArteEn el estudio realizado por González (2010)[1] se obtuvo los siguientes resultados:

Evolución del pH en la oxidación de ión ferroso en distintas concentraciones iniciales, pH=1.5 y 70ºC, durante 11 días de estudio.

Estado del Arte

Evolución de la concentración de ión ferroso y férrico en solución a 70ºC.

Estado del Arte

Cinética de Primer Orden

Ajuste de Datos Experimentales

Estado del Arte

Cinética de Orden Cero

Ajuste de Datos Experimentales

Estado del Arte

Fortalezas y Debilidades del estudio de González.Fortalezas Debilidades

Variación de la concentración inicial de ión Ferroso

Desarrollo de experiencia a una sola temperatura

No considera una concentración inicial de ión férrico en solución.

MetodologíaEquipos y Materiales:

• Agitador Magnético y/ó mecánico• pHmetro/Potenciómetro• Implementos de Laboratorio ( Pipetas, Matraces, etc.)• Sílice• Concentrado sulfurado de Cobre

Reactivos:• Sulfato Férrico Hidratado • Sulfato Ferroso Heptahidratado• Ácido Sulfúrico Concentrado• Hidróxido de Sodio

MetodologíaProcedimiento1.-Preparación de Soluciones

Soluciones de Sulfato Ferroso y Sulfato Férrico

Metodología

pHmetro/potenciómetro y agitador magnético

Procedimiento2.-Medir Potencial y pH de solución

Metodología

Solución de Sulfato Ferroso y Sulfato Férrico

Procedimiento3.-Homogeneizar Soluciones

Metodología

Muestreo de Solución

Procedimiento4.-Toma de muestras

Bibliografía

• González Arely (2010). Influencia de la acción química del oxígeno en la lixiviación de Calcopirita [1].

• Domic, E. (2001). Hidrometalurgia: Fundamentos, procesos y aplicaciones. Chile. Andros Impresos.

• Levenspiel Octave, (2000). Ingeniería de las reacciones químicas, editorial Repla S.A, 2da edición.

Gracias

AnexoDeterminación de Hierro como Complejo Con O-Fenantrolina

• La o-fenantrolina es una base débil y en disolución ácida, la principal especie es el ión fenantrolina, PhH+ .

• Fe2+ + 3PhH+ ↔ Fe(Ph)3 2+ + 3H+

Anexo

Anexo

Anexo

Anexo

Diagrama Potencial-pH Cu-Fe-S-H2O a 25ºC.

-Lixiviación de minerales sulfurados de cobre en medio Fe+3/H2SO4