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