TALLER Nº3 NIQUEL-COBRE

1. ESCRIBIR LA ESTRUCTURA DEL Ni+2, Y EL Cu+2

2. QUE PESO DE NITRATO DE NIQUEL SE REQUIEREN PARA OBTENER 3G. DE OXIDO DE NIQUEL POR EL MÉTODO DE DECOMPOSICION TÉRMICA

3. CUALES SON LOS POSIBLES MÉTODOS DE PURIFICACIÓN DE NÍQUEL

Purificación del níquel (Método Mond):

Este proceso tiene tres pasos:

1. El óxido de níquel reacciona con gas de síntesis a 200 °C para eliminar el

oxígeno, produciendo níquel impuro. Las impurezas incluyen hierro y cobalto.

NiO (s) + H2 (g) → Ni (s) + H2O (g)

2. El níquel impuro se hace reaccionar con exceso de monóxido de carbono a

50-60 °C para formar carbonilo de níquel. No se forman los complejos con las

otras impurezas metálicas

Ni (s) + 4 CO (g) → Ni(CO)4 (g)

3. La mezcla de monóxido de carbono y el exceso de carbonilo de níquel se

calienta a 220-250 °C. En la calefacción, el tetracarbonilo de níquel se

descompone para dar níquel puro:

Ni(CO)4 (g) → Ni (s) + 4 CO (g)

Equipo para la obtención de níquel por el Método Mond: 1- ámpula; 2- gas

de transporte (CO); A – níquel impuro; B - níquel puro.

4. CUALES SON LAS PRINCIPALES APLICACIONES DEL NIQUEL

Aproximadamente el 65% del níquel consumido se emplea en la fabricación

de acero inoxidable austenítico y otro 12% en superaleaciones de níquel. El

restante 23% se reparte entre otras aleaciones, baterías recargables, catálisis,

acuñación de moneda, recubrimientos metálicos y fundición:[cita requerida]

Alnico, aleación para imanes.

El mu-metal se usa para apantallar campos magnéticos por su elevada

permeabilidad magnética.

Las aleaciones níquel-cobre (monel) son muy resistentes a la corrosión,

utilizándose en motores marinos e industria química.

La aleación níquel-titanio (nitinol-55) presenta el fenómeno de efecto

térmico de memoria (metales) y se usa en robótica, también existen

aleaciones que presentansuperplasticidad.

Crisoles de laboratorios químicos.

Níquel Raney: catalizador de la hidrogenación de aceites vegetales.

Se emplea para la acuñación de monedas, a veces puro y, más a menudo,

en aleaciones como el cuproníquel.

El metal es la opción más económica para hacer oro blanco. El níquel, un

metal blanco y de tonalidad mate y de tacto suave, es un metal que

encuentra mucha facilidad para «blanquear» a otros metales. Esto se

traduce en que un mínimo de 30% de níquel en masa puede dar una

apariencia plateada a la aleación. Por ejemplo en aleaciones de cobre,

incluso con un 40% en masa de zinc o aluminio el metal sigue teniendo una

coloración dorada, mientras que con un sólo 30% de níquel en masa

adquiere su característico tono blanco.

5. CUAL ES LA BIOQUIMICA DEL NIQUEL

6. CUALES SON LOS MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DE COBRE A PARTIR DE MINERALES DE SULFUROS

Extracción de cobre a partir de menas sulfuradas

Alrededor del 90% del cobre que se produce en el mundo proviene de los minerales de sulfuro. La extracción tiene cuatro etapas:

Concentración por flotación Tostación Fusión de mata Afino

Concentración por flotación

Las concentraciones de cobre en las menas actuales son demasiado bajas por lo que la fundición directa sería muy costosa. Ésta implicaría que se fundiesen enormes cantidades de material sin valor que conllevarían un gran gasto energético y una gran capacidad de horno. Por estas razones, hoy en día se recurre al aislamiento de los minerales de cobre en forma de un concentrado. El método más efectivo de concentración es la concentración por flotación, que requiere un proceso previo de trituración y molienda.

Los principios en los que se basa el proceso de flotación son los siguientes:

Los minerales sulfurados normalmente se humedecen por el agua, pero pueden ser acondicionados con reactivos que los volverán repelentes al agua.

Esta hidrofobicidad puede ser creada en minerales específicos dentro de una pulpa agua - mena.

Los choques entre las burbujas de aire y los minerales que se han hecho hidrofóbicos conducirán a la unión entre las burbujas y dichos minerales

Las partículas de mineral no acondicionadas no se unirán a las burbujas de aire.

Con todo esto conseguimos que los minerales de cobre se adhieran a las burbujas de aire con las cuales se van a elevar hasta la superficie de la celda de flotación. El resto de minerales (ganga) se quedan atrás y abandonan la celda a través de un sistema de descarga.

Los reactivos que se utilizan para crear las superficies hidrofóbicas consisten en moléculas heteropolares, es decir, moléculas que tienen un extremo polar cargado y un extremo no polar (hidrocarburo). Estos reactivos tienen normalmente un grupo portador de azufre en su extremo polar, el cual enlaza a los minerales de sulfuro pero ignora las superficies de los óxidos. Lo reactivos de sulfuro más conocidos son los xantatos de sodio y potasio, pero también se usan otras moléculas portadoras de azufre como tionocarbonatos, ditiofosfatos y tiocarbanilida.

Tostación

La tostación es una oxidación parcial de los concentrados de sulfuro de cobre con aire y la eliminación parcial del sulfuro en forma de SO2. Los objetivos de la tostación son dos:

Utilizar el calor de la tostación para secar y calentar la carga antes de ser introducida al horno de fundición.

Aumentar la concentración de cobre en el producto de fundición, es decir, en la mata líquida.

La tostación se lleva a cabo entre 500 y 700ºC, dentro de los tostadores tipo hogar o de lecho fluidificados, bajo condiciones bien controladas. El producto de la tostación es una mezcla de sulfuros, sulfatos y óxidos, cuya composición puede variarse mediante el control de la temperatura del proceso de tostación y la relación aire - concentrado.

Fusión de mata

El objetivo de la fundición de mata es formar dos fases líquidas inmiscibles: una fase líquida de sulfuro (mata) que contiene todo el cobre de la carga y una fase líquida de escoria sin cobre. La mata tiene un contenido en cobre de entre un 35 a un 65%. La escoria fundida se desecha directamente o después de una etapa de recuperación de cobre. La gran desventaja de este método es la contaminación de la atmósfera con el gas SO2.

La fusión de mata se lleva a cabo al fundir la carga total del horno a una temperatura aproximada de 1200ºC, normalmente con fundentes de sílice y carbonato de calcio. Hoy en día la fundición se realiza de forma mayoritaria en hornos de reverbero aunque todavía se utilizan altos hornos y hornos eléctricos.

La mata fundida resultante del proceso de fundición contiene cobre, hierro y azufre como componentes principales y hasta un 3% de oxígeno disuelto. Además, contiene cantidades menores de metales como As, Sb, Bi, Pb, Ni y metales preciosos.

Para eliminar el hierro, el azufre y otras impurezas, se pasa la mata por un convertidor cilíndrico Pierce -Smith, revestido con refractario básico. En este convertidor se produce la oxidación de la mata con oxígeno a una temperatura de 1200ºC. Al final del proceso se obtiene un cobre metálico líquido no refinado con una pureza de entre un 98.5 a un 99.5%, denominado cobre blíster. Además de éste, también se produce la escoria y grandes volúmenes de gases calientes que contienen entre un 5 a un 15% de SO2. Las reacciones que se llevan a cabo son:

2FeO.SiO2 + 2SO22FeS + 3O2 + SiO2

Aire Fundente Escoria

2Cu2S + 3O2 → 2Cu2O + 2SO2 2Cu + SO2Cu2S + O2

Cu2S + 2Cu2O → 6Cu + SO2 Aire Cobre Blister

Afino

Finalmente, el cobre blíster se refina electroquímicamente para obtener cobre catódico de una gran pureza, superior al 99.99%.

Previamente a la refinación electroquímica es necesario llevar a cabo una refinación térmica, para evitar así la formación de ampollas de SO2. Estas ampollas se forman cuando solidifican pequeñas cantidades de azufre y fosforo que todavía contiene el cobre blíster en forma residual. La aparición de ampollas conllevaría a la debilitación de los ánodos y a la aparición de una superficie áspera de espesor irregular.

La refinación térmica se lleva a cabo en hornos de refinación tipo giratorio que se asemejan a los convertidores Pierce - Smith. La temperatura de operación está entre los 1130º y los 1150ºC.

Una vez refinado térmicamente se realiza el afino electrolítico del cobre. Este afino se puede realizar mediante electrorrefinación de los ánodos de cobre impuro o mediante separación por electrolisis a partir de soluciones de lixiviación. El primer método es el más utilizado, ocupando alrededor del 95%.

La electrorrefinación consiste en la disolución electroquímica del cobre de los ánodos impuros y el depósito selectivo de este cobre disuelto en forma pura sobre cátodos de cobre. Esta técnica tiene dos objetivos:

Eliminar las impurezas que dañan las propiedades eléctricas y mecánicas del cobre, consiguiendo cobre con una pureza superior al 99.99% con menos de un 0.004% de impurezas metálicas.

Separar las impurezas valiosas del cobre, que pueden ser recuperadas después como subproductos metálicos.

7. CUALES SON LOS MAYORES INTERFERENTES DEL COBRE CUANDO SE EXTRAE DE MINERALES SULFURADOS

8. CUALES SON LOS PRINCIPALES MINERALES DE COBRE

Calcopirita, el mineral de cobre más ampliamente distribuido y una de las principales fuentes del mismo. Se compone de sulfuro de cobre-hierro (CuFeS2) que cristaliza en el sistema tetragonal (ver Cristal) con una dureza entre 3,5 y 4 y un peso específico entre 4,1 y 4,3. Tiene brillo metálico, su color es amarillo latón y con frecuencia está empañado o con irisaciones. Se encuentra, en general, en vetas metálicas o en rocas más antiguas, muchas veces con pirita o sulfuro de hierro. La calcopirita se localiza en grandes yacimientos en Suecia, Alemania (en las montañas de Harz), República Checa, Hungría, Chile, Sudáfrica y Estados Unidos. Los yacimientos más importantes de España son los de Río Tinto y Linares.

Cuprita, óxido de cobre (Cu2O), conocida también como rubí de cobre o mena roja de cobre. Es una mena importante de cobre. La cuprita se presenta en cristales largos, en agregados de grano fino o en yacimientos macizos. Sus cristales cúbicos rojos son a veces transparentes. La cuprita tiene una dureza entre 3,5 y 4, y una densidad relativa de 6. Se encuentran yacimientos en Australia, Francia, Gran Bretaña, la antigua Unión Soviética (URSS), Namibia y Estados Unidos.

La malaquita, Cu2(OH)2CO3, de color verde, está estrechamente relacionada con la azurita, Cu3(OH)2(CO3)2, de color azul, aunque esta última es algo menos básica que la primera. Ambas son carbonatos básicos de cobre,  formados por la acción corrosiva del aire y el agua. Son similares a la pátina o verdín que se forma sobre el cobre ordinario. La dureza de ambas está entre 3,5 y 4, la densidad relativa de la malaquita es 4.0 y la de la azurita es 3,8. Se encuentran juntos en Chessy, cerca de Lyon en Francia; en los Urales de Rusia; en Australia; y en Arizona en Estados Unidos. La malaquita y la azurita han sido usadas como pigmentos; cuando se muelen, la malaquita toma un color verde intenso y la azurita, un color azul verdoso. Ambos minerales tienen un delicado brillo vidrioso y cuando se pulen convenientemente son muy decorativos. Desde la antigüedad se han usado extensamente como gemas.

9. DESCRIBA BREVEMENTE EL PROCESO DE EXTRACCIÓN DE LA MINA CERRO VERDE

Descripción general de las operaciones actuales

Operación mina

Actualmente, SMCV explota sus reservas mineras constituidas por sulfuros secundarios, a través del tajo abierto Cerro Verde a un ritmo de aproximadamente 180 000 TMD de movimiento total. Dentro de esta cantidad, se mina aproximadamente 38 000 TMD mineral de alta ley 20 000 TMD de mineral de baja ley. Las operaciones unitarias realizadas para la extracción de material consisten en cuatro etapas: perforación, voladura, carguío y acarreo, además de las operaciones auxiliares que se vienen realizando. Los camiones llevan distintos tipos de material a su respectivo destino: desbroce al botadero, mineral de baja ley directamente de la mina (ROM) al pad ROM de lixiviación, y mineral de alta ley al chancado.

Chancado El mineral porfirítico extraído de los tajos es enviado al sistema de chancado que consta de tres etapas: chancado primario, pila de almacenamiento, chancado secundario con sus respectivas zarandas tipo “banana” y chancado terciario. Actualmente el sistema de chancado opera a un promedio de 38 000 TMD. El producto triturado con un tamaño de 80%, -3/8” (-9 mm), es enviado para alimentar el circuito de aglomeración. La aglomeración se lleva a cabo en 4 aglomeradores de tambor en paralelo. El material es humedecido y aglomerado con ácido sulfúrico y solución rafino (solución con bajo contenido de cobre obtenida del proceso de extracción por solventes)

Proceso de lixiviación Una faja sobre la superficie de aproximadamente 3,2 km de largo, transporta el mineral aglomerado hacia la plataforma de lixiviación pad 4. El material es distribuido en la plataforma del Pad 4 con un sistema de fajas portátiles y un apilador que lo acomoda en pilas de 6 metros de altura a una gradiente de 3%. Las fajas están equipadas con controles de alineamiento, sobrecarga y controles de velocidad cero conectadas a un sistema PLC, que controla y monitorea todo el proceso. Todo el mineral chancado y aglomerado es colocado en el pad 4 y lixiviado por 230 días. La solución de lixiviación consiste de una mezcla de raffinate de la planta SX y la solución de avance de los otros pads. SX/EW La solución de cosecha enriquecida en cobre conocida como PLS obtenida del pad 4 es

dirigida a la poza de almacenamiento de PLS ubicada en el área de la planta de extracción por solventes y de ahí es bombeada a la planta de extracción por solventes. La planta de extracción por solventes consta de las etapas de extracción y de reextracción. En este circuito se obtiene dos productos una solución pura, rica en cobre que se envía a la planta de electrodeposición y una solución impura pobre en cobre con alta acidez conocida como refino, que es bombeada y retornada a lixiviación. La planta de electrodeposición deposita el cobre en forma metálica en cátodos, que constituye el producto final con una pureza de 99,99% de cobre. Actualmente (junio 2004), el nivel de producción en las operaciones de lixiviación, extracción y electrodeposición es de aproximadamente 250 TMD de cátodos de cobre.

10. CUAL ES LA BIOQUIMICA DEL COBRE