REPUBLICA DEL PERU

SECTOR ENERGIA Y MINAS

INSTITUTO GEOLOGICO MINERO Y METALURGICO

BOLETIN No.1

Serie G. Metalurgia

- Fenómenos de Oxidación e Hidrolización del Sulfato Ferroso. - Por: Jorge Rodríguez Velarde y Mary Herrera Maldonado

- Some Recent Developments in the Electro- refining and Electrowinning of Copper.

-Por: W. Charles Cooper

- Aspects of the Leaching of Oxide Copper Minerals and Ores.

-Por: W. Charles Cooper

NOVIEMBRE 1980

Editado por el Instituto Geológico Minero y Metalúrgico

LIMA - PERU

~-

"FENOMENOS DE OXIDACION E HIDROLIZACION

DEL SULFATO FERROSO"

Por: Jorge Rodriguez Velarde

~ary Herrera Maldonado.

sbermudez

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t.

!"-ti:

···

· L

"FENOMENOS DE OXIDACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO"

R E S U M E N

Se presenta un conjunto de 22 diseños experimental es,a

n i ve 1 de vas o , e o n e 1 f i n , p o r un 1 a do de ha e e r· un a e va 1 u a - - -·

ción de eitabilización del so4Fe • 7H 2o, en las ·operac.iones c.Q_ munes de la preparación de ca)dos nutrientes; por otro lado,

investigar las posibles reacciones quí~icas y ~lectroqufmicas

1 . . . d . H+ F +++ F ++ en so uc1ones con presenc1a · e 1ones: . , e ·· , e

Fe02H- , estos. a dif~ren~es ~oncentraciones y sometidos · a co~

diciones de temperaturas mayores a la del ambiente, así como

aireaciones forzadas para ver el efecto del oxígeno del aire.

El rango de variables estudiadas son: • ! , :~ .

- pH : 1.5, 2.0, 2.6

-Temperatura: ambiental , 30°C, 60°C, ebullición

(100°C) y alta temperatura y pres·ióh (autoclave) . ++

Concentraciones de (Fe ) : 8.0, 6.0 y lOg/lt

- Presenciá de o2 norma l y sistemas con aireación forzada a la solución.

.,

' .. :

Se hace un estudio de las cinéticas de reacción del -

sulfato ferroso, así como la estabilidad del ión Fe+++ y las

condiciones en que se provocan la precipitación de los iones

Fe a fierro precipitado; ésto para sistemas con ·Variación

del pH inicial; concentración inicial de Fe++ y a diferentes

temperaturas.

Se propone un conjunto de 9 dise~os experimentales

principales y 4 .co.m'plementarios, que en forma con ju nta nos da-

rán la información necesaria para el análisis de cualquiera

de los 27 diseños probables. Además, se incluye 8 diseños es

peciales para el estudio de situaciones específicas.

- 7 -

D!STlWl'O GEOLOGICO WPfl Y HEtAlli!WICQ

I. ANTECEDENTES

De acuerdo a mltodos bacteriol6gicos, en la preparaci6n de nutrientes para bacterias del género thiobaci11us, utilizando sales inorgfnicas; es necesario que dichos nutrientes asf como los recipientes que los contienen sean esterilizados para evi--tar contaminaci6n por otros glrmenes di!ll medio ambiente a las ce-pas de bacterias aisladas. Para el caso especfffco del aisla-· miento y se1ecc16n de las cepas de la especie th1obaci11us ferr~ oxidans, se utiliza el nutrient.e 91(, cou mtciJQ.de cult1.vo dif!. rencfal, dicho medio, esta constitufdo por una "sotuci6n A", que

1 i ++ • + ' = • ++ pro por e ona ones como : Ca , K , Na , NH 4, P04-, so4 , Mg ; y una "soluci6n B" compuesta por so4Fe , 7H2o, ambas se tes • acidifica a pH • 2.0 . Es importante recalcar que este nutr11n· te se esteriliza a temperatura 120'C y 15 lb/putg 2 de presi6n despuh de tal operaci6n es comll'n encontrar un precipitado ama-rillo en el fondo. La s~tu:i6n de so4Fe ~ 7H 2o. a una concen· traci6n sem~jante i!l 8g ~~Fe +/litro, temperatura ambiental • (20'C) y pH • 2.0, n relativamente est.ab1e, con rupecto al tiempo del orden de semanas. Por otro lado en proceso de dilO• 1uci6n de sulfuros, por acci6n bacteriana st logra catatizar la ox1dac16n del s• a s+S y oet Fe++ a Ft+++ y lsto sucede en ran-gos de temperatura menores a 36'C y pH que oscila entre l.B a 2. 6.

Finelmente u co.atUIIere obul"var en nutnras operac1o·· nes de repiques bacteriales, una a1ttraci6n tn e1 pH, aumentan-do en 1 os 4 primeros «h·S pa.ra 1 ueto recuperar su uta do i ni cflt, uto u en otros 4 dfu tespuf.s (depnd1endo del volOmen de 1a • muestra), en este lapso de tiempo la ao1uc16n ferrosa es oxida· da a ffrrico (color anaranjado-caft intenso) y luego se inicia la precipitaci6n hasta que la soluc16n retorne a ser clara y el precipitado de fierro se deposite tn el fOndo. Aquf qutremos • dejar en claro que· en tu optracionts descritas Hneas arriba ,¡, curren 2 hechos pr,nc1pa1es:

A· En el inicio, un proceso de oxidaci6n del fierro, con mod1· ficaci6n del pH.

A· En el inicio. un oroceso de oxidaci6n del fierro. con mod1· - a -

.,

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V

FENOMENOS De OXIDACION E HIDROLIZACION DEL. SULFATO FERROSO

B- Aparici6n de una segunda fase de precipitación, también con

modificaci6n del pH.

II. OBJETIVOS Y METAS

Determinar las.posibles'reacciones del sulfato ferroso hi

dratada en el medio favorable para el desarrollo de la activi--

dad bacteriana, cuyas condiciones ambientales son: pH de· 1.6 a

2.6,temperatura 30"C y concentración de Fe++ semejante a 8gr/lt.

Evaluar y controlar las reacciones, tanto de la fase_h~

mogénea (lfquidos) asf como, con la presencia de s61idos o aqu!

llas que presentan oxidaci6n y/o modificación del pH.

Sentar las bases para la diferenciación en la oxidación

de un sulfuro, ya sea por acci6n de procesos qufmicos, electro-

químicos o biológico~. ocurridos en dicha oxidaci6n.

III. FUNDAMENTO TEORICO

La tarea que nos toca desarrollar ahora, se enmarca de~

tro de las reacciones qufmicas dé acuosos, primeramente entre -

fases homogéneas y posteriormente entre reacciones con presencia de

fases sólidas. Es pasible que al inicio prevalescan reacciones

tipo redox, es decir con presencia de electrones libres y post!

riormente reacciones de hidrolizaci6n con. variación del pH.

Dentro del amplio campo del equilibrio de las diversas -

fases que presentan los diagramas pH - E, del sistema Fe - H2D

nosotros sólo centraremos esfuerzos a aquellas zona pH - E sem!

jante al medio acuoso adecuado para el desarrollo bacterial.

Es decir, valores en el pH menores de 3.0 y potenciales bajos,

ya que todas las pruebas se inician con alta concentración de Fe2+

y baja de Fe 3+, como tal la ·relació-n Fe 3+/Fe'l+, es muy pequeña

para la reacción redox : Fe2+ - Fe3+ + le.

El reactivo especifica alta pureza de sulfato ferroso

- 9 -

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DiiJWit" CEOLOGlCQ- )ti

99.99% y presencia de 0.005 de Fe8+, fsto J)~ede a!)roximarnos: 0.005/99.999,.. sxto·5 , para una rehci6n Fe3•tFe2"' de este or-den, el potené'ia1 es 't 0.5 m.v. Para el presente estudio pr! sentamos las siguientes reacciones f)f'obables y el diagrama de estabilidad correspondiente para eacta diseflo a investigarse.

l. Fase HoJPosénea (soluciones aevo.su)

Fe3+ 1 Fe2+ ~ 1 x 10· 5 ; pH

FENOMENOS DE OXIDACION E HIDROLIZACION DEL SULFA!O FERROSO

. Si existe solo modificación de l pH;

Log CA+ log CB = Log K+ mv pH

. Si existe presencia de electrones:

E = Eo + 0.0591 (l og A) + b ( log B)

. Si existe H+ y el ectrones: E= E0 - 0.059 m pH + 0.059 (a log A) + b( l og · B)

n n

CA = concentración de producto

CB = concentración de reactante

K = constante de equilibrio químico

El desarrollo de las ecuaciones de las diferan t ~~ reacc io nes

que se presentan determinan el siguiente diagrama E- pH, donde

se ha superpuesto el diagrama correspondiente a fases homogé---

neas con e l de fases heterogéneas: (Fig. N°l y 2) .

Finalmente, la zona de ~nvestigación planteada con respecto

a la descomposición del agua para valores menores de pH=3, está

entre val ores de rH = 20. ó rO- 40 (equilibrio rH = 27.56 y -

rO= 27.86), ésto es nos encontramos en una zo.na reductora de-

medio ácido. (El potencial de equilibr.io · Para _.¡las. presio~es pa.!: cia l es de 02 y H2 para un pH de 2.5 e~

6 : 8mV) ~ To dos l os expe -

rimentos que se plantean hacer se harán en ~a~~9~f e rl_~~en~a, -moti vo por el cual l as reacciones tenderán hacia Úna zona oxi - -

dante ácida. El aumento del potencial puede traer consigo a l g~

na reacción, tanto tipo redox como con presencia de H+(pH), de

esta manera se puede provocar reacciones puramente de hidro l iz~

ción (sólo con presencia de H+). Estas reacciones serán las

que modificarán el pH, tanto hacia la zona a l calina o más ácida.

IV. PRESENTACION DE DISEÑOS DE INVESTIGACION:

a. Hipótesis a desarrol l arse.-

¡ . R e a e e i o n e s d e o x i da e i 6 n q u e i n ·v o l u e r a n ·a 1 pro e e s o en s u

conjunto (fase homogénea).

2. Reacciones de oxidación y precipitación (h i drolización)

3. Reacción de hidrolización.

- 11 -

F!NOMENOS DE OXIDAqiQN E HIDRQLI~ION DEL SULFATO FERROSO

b. Area investigada.-

pH = entre 1.5 y 2.6 concentración entre 6 y 10 gramos de Fe++/lit.

temperatura entre ambiental y e~u11ict6n. c. Controles de operaci6n.-

Estudio sistem&ttco. de las variaciones de los iones Fe++ y

Fe 3+ en función del pH,temperatura, concentración;todo esto

a lo largo del tiempo. d. Diseños a desarrollarse.-

3 variables (pH, temperatura, concentración) con tres valo-

res diferentes: 33 = 27 diseños. Otros diseños especiales: Efectos de la oxidación e hidrolización,a temperatura ambien

te, con oxigenación forzada y en autoclave.

De los 27 diseño~ (~er anexo N°2) se ha escogido solo 9 di-

seños principales del tipo:

c1 1 al a2 a3 32 = 9 diseños

b¡ b2 b3

y se han considerado 4 diseños complementarios para cubrir -

la información de los 27 diseñDs (anexo N°3)

- Se consideró 3 valores de temperatura: al T

0 l = 30°C

a3 T0 3 = 60°C

a2 T0 2 = ebullición

- para acidez: bl pHl " 2.0

b2 pH2 = 1.5

b3 pH3 = 2.6

- para concentración de fierro: el = 8gr /1 t

c2 = 10 gr/l t

c3 = 6g r /1 t

e~ = 10 gr/l t - 13 -

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V. METODOLOG I A

A travls de una vasta info.mc16n de los disellos a d!

nrrollarse, se evaluarán las letes emp1ricas a obtenerse y se confrontar&n con las hip6tesis planteadas, verificando asf

los objetivos y sus limitaciones. Por el rango de trabajo em . -pleado, par!metros con variaciones 'estr.áchas, el conocimiento experimental a obtenerse solo es parcial y ·cub~e la evaluación prqJies ta.

Para tales efectos se gríffcar& el consumo de ferroso en funció.n del tiempo (su curva fnte.gral es de tipo exponecial con pendiente negativa). Cab.e mel\eionar que nosostros solo-consideramos el primer tramo de CIU"Va (menos del 35Jde desga!_ té del reactivo) y que puede aju•ta~se razon•blemente a una función lineal; como tal, para firtes de este trabajo se ha--r!n las evaluaciones .de las pendfe~tes de cada curva, cuando se modifican 1 os par•metos de 1 d1.s-.flo.

Ast mismo sé har! una discusicSn de las variaéiones del fArrico (Fe+++) y precipitados de fierro.

Finalmente la relación Fe 3•¡p~Z+ debe compararse con los valores de pH y temperatura en que el sistema se desarrone.

VI. PARTE EXPERIMENTAL

Material y equipo:

- plancha e16ctrtca (cocina) - autoc1 ave - estufas (2) - compres~ra de a tre - potenciómetro - term6metro - balanza de prestci6n - refrigerador

- "" .... '"'"' .. -··-- 14 -

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FENQMENOS DE OXIDACION E H!DROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

- fuentes aporcelanadas

- 1 imas de reloj

- espátulas - pincel

- beaker de 2,000, 250, 100 y 50 ce. de capacidad

- erlenmeyer de 250, 100 y 50 ce. de capacidad

- fiolas de 1,000 ce. de capacidad

- balones de 1,000 ce. de capacidad

- probetas de 250, 100 y 25 ce. de capacidad

- pipetas - baquetas

- cinta adhesiva

- pa b i 1 o - papel filtro

Reactivos :

solución de S0 4Fe de concentración de lOg/lt. de

' solución de S04Fe de concent

ración de 8g/ lt. de

so 1 ución de S0 4Fe de concentración de 6g/lt. de

solución de H2so4 lO N . solución de H2SO 1 N.

solución Na OH IN

Controles de operación:

Durante el desarrollo de estas pruebas se consideró:

cambio de acidez o pH.

análisis cvantitativo de ferroso

análisis cuantitativo de fie('ro total

control de temperaturas constantes

presencia de precipitado de hidróxido férrico

VII TOMA DE DATOS Y CONFECCION DE CUADROS (ANEXO 4)

Fe ++

Fe ++

Fe ++

El cuadro N"l muestra los 9 disenos prinCipales que deben

desarrollarse con sus respectivos valores considerados y 5 d1

seños. adicional es, que en forma conjunta nos darán la inform~

- 1.5 ~ ___ , -·--- ----.l~,.. .... .,....l,..ro u

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INSTITUTO GEOLOGICO MINERO Y METALURGICO

ción necesaria para el análisis de cualquiera de l os 27 diseños

probables~

CUADRO N° l

D I SE~OS PLANTEADOS : CON SUS VALORES DE T0 ,pH, y Fé 2+

I I I I I I X

60°C 100°C 30 °C T0 ambient. l6o :) e 2.0 101 XI

2.J 2.0 2.0 2.0 8g/lt. 8g /1 t. 8g /1 t . 8g/l t XII

¡ao•c 2.0 1~ IV V VI

60 e 1oooe 30 °·e Po o e. 2.0 61 XI 1 I 1.5 1.5 1.5 8 8 8

~o oc 1.5 61 XIV VII y XVI V 1 JI IX

60oe 1oooe 30° C 2. 0 2. 6 2.6

8 8 8

* En e l cuadro N°2 en umeramos todos los diseños exper i mentales , a desarrollarse .

-16 -

FENOMENOS DE OXIDACION E RIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

NOMINACI6N DE LOS DISE~OS

DISEÑO No TEMPERATURA pH Fe 2+ OBSERV'ACIONES .

I 60 ° 2 o o 8 oxigenacion normal I I ebullición 2. 0 8 oxigenación norma 1

III 30 ° 2 o o 8 oxigenación norma 1 IV 60° 1.5 8 oxi-gena e i ó n normal

V ebullición l. o 5 8 oxige·nación · normal

VI 30° 1.5 8 oxigenació n normal

VII 60 ° 2 o 6 8 oxigenación no rmal

V I I I ebullición 2. 6 8 oxigenación normal

IX 30 ° 2 .. 6 8 oxigenación normal

X ambiental 2.0 8 bxigenación normal

XI 60 ° 2.0 10 oxigenación normal

XII 30° 2.0 10 (!Xigenación normal

XI I I 30° 2 o o 6 oxigenación normal XIV 3'0 0 1.5 6 oxigenación normal

XV ebullición 2.0 8 repetición del N°II

XVI 60 ° 2 o 6 8 repetición del N°VII

XVII ti o o 2 . 0 10 agitación con aire X VIII 60 ° 2.0 6 agitación con aire

XIX 60° 2.0 8 agitación con aire

XXV autoclave 2.0 8 presión y temp.elevada

XXVI autoclave 1.5 8 presión y temp.elevada

VIII. PROCESAMIENTO DE INFORMACION:

La información de los diseños desarrollados está ref~

rida al consumo del reactivo so4Fe 7_H2o en función del tiempo, .. . 1 d . .. d F 3 + . d . .. d 1 F '2 + 1 as1m1smo, a pro ucc1on e e como ox1 ac1on e e y a

precipitación de .fierro . . Estas diferentes velocidades en el

- 17 -

1

cambio en la concentración de los iones Fe 2+, Fe 3+, han sido estudiados para diferentes temperaturas, pH y para diferentes concentraciones inciales.

El consumo de Fe++1 en los primeros tramos (menor del 40%) puede considerarse una relación lineal, motivo por el cual, la resolución de los disel'ios incógnitas se harin en fuJl

++ ción de las pendientes que definen la variación de Fe con -respecto al tiempo.

La producci& de fierro f•rrico ha sido estuclado en r!_ lación a la formación de precipitados de fierro y la concen--tración de Fe 2+existente en el medio, isto para diferente cm

++ 3+ centración de iones Fe , Fe , tetnperatura y pH.

Finalmente, 1 as modificaciones del pH se describen P! ra ser estudiados en relación a los procesos de oxidación e hidrol ización del sulfato ferroso.

l. ResolucfcSrt de diseños para una combfnac16n de 3 variables a 3 rcl'IHJOS 33 ,. Z1 .:,,, , · · · · · · · · ·· ·

El estudio sistemático de 9 diseflos principales y 4 ad i e iona 1 es nos J»'Oporc i o na la irtfGmact6'n necesaria para calcular y describir cualquier otro disel'io no experimenta-do del conjunto de los 27 diseflos posibles.

l.l Presentación de la matriz de d1sei'los:

11 a2 a3 .Ti 30 1(}0 60

b1 b2 b3 pHi 2.0 1.5 2.6

C1 c2 c3 CFei 8 10 6

1.2 Desarrollo de la matriz de combinación

De los 9 esquemas posibles del tipo:

4•'- W"a;naJ 1-"IIU Y'a ICI IIIQ\ol-14 U'C: \ooUIIIUifiG\o.IUfl

- 18 -

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FENOMENOS DE OXIDACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

solo será necesario desarrollar 5 de ellos, esto por

2 razones. - Para aprovechar la información de los 4 diseños com

plementarios,y

- Para hacer una discusión de un grupo de l~s di s eños

posibles:

ci

Los 5 grupos a desarrollarse . son los siguientes:

a ) 8

b) 2.0

e) 30

d) 10

e) 6

60 2 . 0

1

60 2.0

lOO 1.5

100 10

1.5 10

lOO 1.5

100 LS

30'

2.6

30

6

2.6 6

30

2.6

En el Anexo N° 5 detallamos los diseños a desarrollarse.

1.3 Resolución de diseños: (Ver Anexo N2 6)

a) 8

60 100 2.0 1.5

30 1 2.6

e l . a 1 (bi)

c1 b1 (ai)

- 19 -

(9 diseños )

(9 diseños)

6

DISU1U'iV CEOLOGICO UDC . ' Y lfiTAI.lJIWlCO

El desarrollo de este matriz de combinac16n esta cons-titufdo por los 9 diseños fundamentales, la informaci6n es mas que suficiente para describir las variaciones de dFe 2+ , dFe 3+ ·y dFe , asf cno las· Vll'iacfones del dt dt dt pH a lo largo del proceso.

Los direños estln enumerados del I al IX, y se encuen-tran descritos en los grHfcós 1, 2, y 3. Las correl! ciones de ·sus pendientes han sido ploteadas en funci6n de las tfttllperaturas y para diferentes pH. (Ver grHico A) . El grffico B contiene la var-hcf6n d.(Fe++)/dt con respecto a las diferentes pH ini'ciales'Y para dife-rentes temperatt.p·as, para la construcci6n del grlfico B, se han uttHxado los grHico.s 4, 5 y 6 donde se de! criben 1 os dfseftos del tipo 8, Tf(pH1).

b) 2.01:0 100 :o 1 10 b )1.- 2. o' cf(ti): Se construy6 el gr!ffco N°7, S,

9, calculhdose fnformaci6n pa-ra el diseño 8 y 9; el diseño 11 se calcu16 de ••.•

b)2.- 2.0, ti (Ci): y en este se aiustaron los dise-ños 8 y 9.

El gr&fico C re•resenta la cor?e1aei6n obtenida entre las pendientes de los diseños vistos en bl, en funci6n de la temperatura y para diferett·tn concentraciones.

El gráfico O representa la c.orrelaci6n obtenida entre las pendientes de los diseflos vfstos en b2 en func16n de las concentraciones iniciales y para diferentes tem-peraturas.

e) 30, Ci(Phi) .-Gráfico E, se resolvieron los diseños 14 y

- 20 -

sbermudez

FENCMENOS DE OClDACIOK E HIDROLIZACION DEL SgLFATO FERROSO

15. (Gr~ficós 13, 14 y 15).

30, Phi (Ci) - Gráfico O, se resolvieron los diseños 17 y

se verificó 14 y 15.

d) 10 pHi(ti) .-Gr~ficoA 2 , para la cual se construyó grá-fico N°19 (Diseños XI, 8 XII) y con la ay_!!

da de 17 y 14 en compa·ración con A,. Se J. resolvió A2; de aquf es posib

le calcular

los demás diseños.

10 Ti(pHi) .-Se resolvió para comparar con A2, y lue-

go construir s2 para comparar con s1 .

e) 6, pHi(ti) - análisis semejante a~

6, Ti (pHi)

Los valores de las pendientes encontradas se encuentran ta-

buladas en el cuadro N°3.

2. Resolución de las. varia.ci'ones de los iones Fe3+, su precipi

tación a Fe¡, para algunos diseños experimental~s realizados

La variación de Fe3+ como productos de la oxidación e

lectroqufmfca de Fe2+, al inicio es equivalente a la varii

ción del consumo del S04Fe 7H 20; posteriormente, la rela-

ción Fe 3+/Fe 2+ para condiciones de pH y temperatura determ!

nadas provocan reacciones de hidrolización originando nue--

vas situaciones en el sistema; estas son: la variación en

el pH inicial (el pH aumenta obligando al sistema rico en

Fe++ a ubicarse en zonas mas inestables; otra es la pre-

sencia de precipitadós· de fierro con lo cual modifica sus-

tancialmente la variación en el aumento de los iones Fe3•.

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CUADRO (fll 3

VALORES DE PENDIENTES CALCULADOS PARA GRliPOS Of DISE¡:¡Qs

11¡

"1

a, b, e, d, e.)

I (20.0) Il (1,850)

IV (15.0) V (1,250) VII (30,0) ~1Jl(2,250)

l (ZO,O): lV 01,0} n o.a•ol v o,zso>

l!I (t0,t) Vl (8,5}

l {20.0) XJ (23,&) 11 (U,8)

n (l,9oo> 8 (2,200) ' p,~65)

nr oo.~J xn (14,o I (20,0) XI (23,6) ·.. '

II (l,.IO) 8 1Z,20Q)

lll (lO.Z) Vl (8 .3) xn {14,H F0?.21

X 11! ( $. 6) · qy (3, $8)

r n < 11, s > x n 04. o> VI (8.3) p 02.%) IX {14.4) l4e (20)

xr (23.6) e (2,2001 ZOJ (200) ZOb { l, 600) 21• (34) 2lb (3,000)

11 (15.8) 1 (1,565) ~sa (12.0) ~fp (900) 36t (27.0) 26~ (~.900)

IU {10.2) H (8.3 X lOS) Jl (l4.4)

Vll lJO,O) VlHU,UOl

lX (l4.9}

fU {U.5) xn 04o) XHI(5.~)

xpJ(5.6) H (U,Sl 1 O,U5)

JX '04, 4 ) . • 14 ! 20) ~5 (8.8)

XIII (5.6) XlV (~.88) H (a.al.

xn (l4,o) l7 (12.2) H (20)

XfH(5.6) XJV (3 .~8} u (a:s)

A 4! q ;;>o fl/ . - -- .. - u. •

graf.

1

2 3 A

4

5 6 B

7

B

9 e

lO ll

u o 13

14

15 E

19 20

21 Az

25 26 ?.7 A, ,::; . ~

'

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sbermudez

FENOMENOS DE OXIDACION E HIDROLlZACION.DEL SULFATO FERROSO

El siguiente esquema muestra de una manera ge;'eral, co

mo son estas variaciones.

Fe+

tiempo

Fi g. 3

Para un valor t cualquiera la si.guiente ecuaci6n es u-

til: a = b+c, donde a representa la cantidad de Fe++ consumí

do, b la cantidad de Fe3+ producido y e fierro como precipit~

. do.

El comportamiento mostrado lfneas arriba es debido al

conjunto de reacciones ~ue ocurren en este sistema.

Al principio prevalecen reacciones de fase homogénea

y puede considerarse válida la expresión a= b ( c .... o ) es di

cir sus pendientes serfan equivalentes, pero de stgno contra-

rio.

Nosotros consideramos un proceso de oxidación para V,!

lores en que el fierro consumido alcance hasta un 80% de fie-

rro férrico; esto es:

a= O.Sb + Q;2c· 11

La relación quec nos proporciona el porcentaje de Fe3+

esta dada por: ~- x 100 , para todos los tie~pos.

a

.. ,.. 1 ..... .............. .,-- ··-- ¡-·- -7-~-

~• "a t.f'dn~ 1 n~ t.i l!ITÍOO!:.

sbermudez

sbermudez

sbermudez

sbermudez

sbermudez

INSTIMQ GEOLQGICO MINEl!P Y MR'J'AI,'!JP,GICO

El sistema logrará cterta estabilidad con respecto a

la concentración de Fe 3+, cuando su dCFe 3*;dt tienda a cero;

es de importancia conocer 1 a o·rden.ada para 1 a cual d(CFe3+)/dt-.o

ya que esta difiere para diversas situaciones de pH y concentr! c16n y como tal, es posi~le correlacionar esta ordenada con e-

lementos que definen el sistema.

Por otro lado, el sistema puede ser estudiado correctamente . . 3+ ++

cuando comparamos las concentracione~ de Fe y Fe y, como ! na var1tc16n entre e11as puede provocar precipitaciones de Fe.¡,.

El sistema esU dirigido para un cont.fnuo aume.nto de Fe 3+ y u-na correspondiente dism1nuci6n de Fe2+, esto con respecto al -tiempo. Analft1cuente puede expresarse:

d CFe 3+

dt

donde: CFe 2+ es la concentraci6n de fierro para un instante t. (nota: ! es él incremento de c.onsumo de Fe++), Z es el valor de la relación que nos permitirá definir el instante de cambio de pendiente ~specialmente de Fe 3+)y, como tal, prevalecerá-reacciones de hidroltzaci6n.

Para cualquier valor de t: tenemos:

( Fe 3+) 1

[Fe 2+) = Fe 3+ = z t t Fe2+

Para t= o Fe 3+ - o Fe3+ 1 Fe 2+ ---+ o

Para t >O existe un A de Fe 3+ y un - A de Fe 2+, como tal

el valor Z irá en aumento.

En 1 os procesos de hi drol i zaci ón el ll Fe 3+ es muy pequeña

y aan nula, como tal, la relaci6n Z deja de aumentar con la -

En 1 os procesos de hi drol i zaci 6n el ll FeJ"'" es muy pequeña - 24 -

sbermudez

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FJNOMENOS DE OXIDACION E HTD!!,OLIZACION DEL SUIJ'ATO FEBROSO

misma velocidad que los valores anteriores. Por otro :ado la relación entre las concentraciones de Fe3•tFe2+ definen el po

2+ 3+ . -tencial redox de 1 a reacción Fe • Fe + le. El poten-cial será mayor si ~1 valor Z es mayor.

2.1.-Cálculodelainformación: En el anexo N°S,desarrollamos la i!!

formación necesaria para describir los diseños experimentales de nuestro inter,s; en ~1 se encuentran tabulados informa--ción de los siguientes dise~os:

Diseño N°I (8, 2.D, 60) Diseño N°II (8, 2.0, lOO) ~Biseño N°Ill (8.0, · z:o. 30) Dise~o N°X (8.0, 2.0, 20) Autoclave 8.0, 2.0, 121 Diseño N°VI 8.0, 1.5, 30 Diseño N°IX B.O, 2.6, 30 Diseño N°XIII 6.0, 2.0, 30 Diseño N°XIV 10.0, 2.0, 30

El cálculo y desarrollo de estos diseños nos dará información para correlacionar el efecto de la temperatura, pH incial y con centración en función de los valores A Fe 3• 1 A Fe 2+, Fe 3• /CFe 2+, que en Oltima instancia nos darán información sobre la natural~ za de la reacción en un instante t, cualquiera.

2.2.Descripción de los cuadros:

El valor m es la pendiente de consumo del so4Fe7H20 CFe 2• . Es la concentración de Fe 2+ en un tiempo cualquiera t.

2+ . A Fe . Es 1 a dacremento del reactivo so4Fe 7H20 A Fe3+. 3

Es el incremento del Fe3• en 1 a solución +¡ . 2 3+ 100 x ~Fe ~Fe . Es el porcentaje de Fe existente,ref~

rido al Fe 2+ consumido. t. Fe 3 1 cFe 2+. Es 1 a relación que define el coeficiente Z(po--

tencial redox del sistema). 2. 3 .Construcción de gráficos :

Para el efecto del análisis se han graficado

- • ~ • .::. .. =--~-. ;:..-=--;_· =---::..:;.-:...;· -:..:·.;..· ~:;,.-o;"'-"'-'' ..;.·..:e· ..:e·~· - 2 ~ -• .... - 3+ 1 ..... - 2+

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INSTITUTO GEOLOGICO MINEllO Y METAl..URGICO

x 100, como una funci6n de ~ Fe 3•; CFe 2+, para los diseftos ex-perimentales mencionados lfneas arriba.

F 3+ A. e !1 Fe 2+

= n

La relaci6n existente entre la concentraci6n de fierro ferro-so y su consumo es una caracterfstica propia de un disefto cual-quiera.

En el gráfico N•2o se observa las curvas que representan a los -diseftos IX, 111, 1, 11, V y XXV, asf_como la correlaci6n exis--tente entre la temperatura y las pendientes de esos diseftos.

De la misma manera en.el gráfico N•21 representamos los dise-ftos III, VI, IX, disefiqs que varian entre ~llos por las condicio nes de pH inicial, éstas también han sido correlacionadas en funci6n de las pendientes de III, VI, IX.

Finalmente, mostramos el último grupo, III, XIII, XIV, estudia do para ver el efecto de la concentración inicial de Fe++ en los procesos de oxidaci6n e hidrolizaci6n del sulfato ferroso. (Gráfico N°22).

En general, cualquier disefto, puede analizarse con las relaci~ nes encontradas. tanto como lo descrito para el consumo de Fe++, como la producci6n de Fe 3+ y precipitado de fierro.

3. CONTROL EN LA VARIACIOH DEL pH II'UCIAL:

Hemos observado, que el sulfato ferroso, no es estable a las concentraciones de prep~rac16n de la soluci6n B. (8 gr. de Fe++/lt) y ésto se acentúa si el medio es poco ácido y/o a temperaturas mayores que la ambiente.

En un primer momento se produce una oxidaci6n { Reacción redox) hasta alcanzar un determinado potencial (depende de las -

En un primer momento se produce una oxidaci6n { Reacción - 26 -

sbermudez

FEIQ(ENOS DE OX;mACION E !ITP11QL1ZA,Cl0N DEL SULFATO FERROSO

condiciones de concentraci6n, temperatura y pH existenLes), pasa

do ésto se provoca reacci6n con producci6n de H+ debido al fen6:

meno de h1drol1zaci6n. Este aumento en el pH es el que lleva al

sistema a una cont1nua preci~itaci6n del Fe++ y fe+++; estas va

riaciones son las que vamos a describir:

3,1 Diseños estudiados: En el cuadro N•4 mostramos la informac16n n~

cesaría para el estudio de los siguientes diseiios:

DATOS TABULADOS DE pH :

1.- Condiciones: pH:2.o, 8gr/lt de ferroso

I II III

6o·c lOO •e · ao•c

tiempo pH tiém!ló 'pH tiémpo · pH

o hrs. z.o o min. 2.0 o h rs. 2.0 17 hrs. 2.35 21 min. 2.15 17 hrs. 2.3

-. - -. - 30 miJ1. 2.46 24 hrs. 2.5 -.- -. - 40 min. 2.65 48 hrs. 2.4 67 2. 3 53 min. 2.4 72 m in. 2.35

-.- -o-. -. - -.- 168 mi n. 2. 35 -.- -.- -. - . -. -. 240 m in • 2.3

L '- Condiciones pHs2.6, Sgr/1 t de ferroso

VII XXVIII IX

Go•c 1oo•c ao•c

tiempo pH t.iempo pH tiélilpó pH

o hrs. 2.6 o min. 2.6 o hrs. 2.6 17 hrs. 2.6 9 mi n. 2.45 · 18hrs. 2.95

-.- -.- 15 mi n. 2.3 44hrs. 2.8 67 hrs. 2. 15 45 mi n. 2. 1 65hrs. 2.75

-. - -. - -. - 92hrs 2. 7

67 hrs. 2. 15 45 mi n. 2. 1 65hrs. 2.75 - 27 -

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INSTITUTO GEOLOGICO MINERO Y METALURGICO

3.- Condiciones : pH:l.S, 8 gr/lt de ferroso

IV VI

60°C 30°C

tiempo pH tiempo pH

01 hrs. 1.5 o hrs. l. 5 18 hrs. 1.8 52 hrs. 1.7

144 hrs. 1.8 144 hrs. 1.7

216 hrs. 1..7 216. hrs. l. 59

4.- Condiciones

XIII X.I I

6g/lt de F 2.+ e· 10 gll t de Fe2+

tiempo pH tiempo pH

o hrs. 2.0 o hrs. 2.0 52 hrs. 2.0 48 hrs. 2.2

-. - -.- 144 hrs. 2.25 216 hrs. 2.06 216 hrs. 2.35

I , ( 8, 2.0, 60) ;

VII (8, 2.6, 60);

IV ( 8, l. 5, 60) ;

II (8, 2.0, 100); III (8, 2.0, 30)

XXVIII (8, 2.6, 100); IX (8, 2.6, 30)

Vl (8, 1.5, 30); XIII (6, 2.0, 30)

XII (10, 2.0, 30}.

3.2 .Descripc16n de los diseños a estudiarse:

Como estudio preliminar mostramos el gráfico N°23, en don'Cie o~

servamos la modificaci(jn del pH en funci6n de la temperatura, . '

primero practicado· a una soluci6n de agua ácida y posterior--

mente a los diseños II y V. Como se observa la pendiente en

el ler caso es menor que para los diseños anteriores.

- 28-

sbermudez

FENOMENOS DE OXIDACION E H!DROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

Para el estudio de. las correlaciones a encontrarse en los de--

más diseños experimentales, por tratarse de relaciones entre -

ellos no consideramos el aumento del pH por efecto de la temp~

ratura. En el cuadro N°4 se muestra la información procesada

que será plateado en el gráfico N°24.

En el gráfico N°24 mostramos 3 grupos de familias de curvas:

a ) pH " f(tiempo) para diversas temperaturas

b) pH " f(tiempo) para diversas concentraciones de pH inicial

e) pH " f(tiempo) para diversas concentraciones inicial del

sulfato ferroso.

En general puede 'preciarse que las curvas muestran un rápido

aumento en el pH para~ego ir disminuyendo paulatinamente pero

sin alcanzar el pH origina.l.

Es posible correlacionar lo.s picos producidos en un tiempo fi-

jo T, en función del pH inicial ( grHico N°24 B). Asimismo,

las alturas de los picos como la altura promedio de la curva

posterior al pico en función tanto de la temperatura 24(A), pH

(24 (B) o concentl'ación inicial ( 24 C).

4. OTROS DISEÑOS t.STUDIADOS :

4.1. Fenómenos de oxidación e hidrol ización en una ·operación de

autoclave (tiempo .20, temperatura 121°C, presión 15 libras/ 2 . pulgada ). En la operación .de esterilización de los caldos

nutrientes, el sulfato ferroso es sometido a alta presión (15lb/ 2 .

pulg) y temperatura de 12FC razón porlacual, hemos consider~

do .como diseños especiales para su estudio las pruebas N°XXV

(2.0, 8. 12l°C), XXVI (1.5, 8 , l2l°C).

Las curvas representativas se muestran en el. gráfico N°l y 5 -

donde puede apreciarse fácilmente por comparación con diseños

similares el efecto de la oxidación/hidrolización del sulfato

ferroso al autoclave.

similares el efecto de la oxidación/hidrolización del sulfato - 29 -

sbermudez

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mnx-mro -GIQLOGICO Mc••eo y K1:fALU1VnC0

4.2. Oxidac16n e lrfchelizaci6n de las sales de sulfato ferroso pa-ra diseños con afreaci6n forzada al sistema.- Parece indicar que la soluc16.n inicial de sulfato ferroso es empujado a oxl darse por los. valores de rH y rO que el medio tiene y mas -aan si ro aumenta por una aireaci6n forzada a la soluc16n en tal caso su evaluac16n es de inter6s para nosotros.

Se presentan los diseños Nl!XVII (10, 1.5, &5°); XVIII (6,2.0 65°); XIX (8, 2.0, 65°C), con el fin de evaluar el efecto -de la a1reac16n en el seno del 11qu1do en los procesos de -oxfdaci6n/hfdro11zaci6n.

En el grlfico N°25 mostramos las curvas tanto de consumo -del sulfato ferroso como las de producci6n de Fe3+ y precj_ pitado de fierro. Las pendientes m' de estos diseflos fue--ron comparados con di sellos s imfl ares y se ha ca 1 culado 1 os valores de~·; en el grlftco N°25.

m' Diseno XV Il ·44.4 X Disei'ío XVlll 176 X Disefto XIX 215 X

IX. DISCUSION Y RESULTADOS :

10- 3

¡o·3 10· 3

m zo.o 15.8 28.0

Disello zoa 11

1

l.- Con respecto a la reacci6n del sulfato ferroso

1.1 El so4Fe ·. 7tt2o en 1 os rangos estudi.ados evol uctona pr1m! ro a reacciones en fases homogineas, con cambio en el pH inicf.al, y en l~s concentraciones de Fe++, Fe 3+. Poste-

rtormentt existe una variaci6n del color 4e .la sol uci6n, va-riando de un verde-amarillo a un Utarillo-anaranjado, aquf n estai!IQS •fltrand" en 1 as reacciones con presencia de s611-dos (precipitados de Fe).

El sulfato ferroso presenta diferentes cinltfcas de reacci6n dependiendo las condiciones de.l sistema: pH, temperatura, con.

El sulfato ferroso presenta diferentes cinltfcas de reacci6n - 30-

sbermudez

FENOMENOS DE OXIDACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

.• d F ++ F +++ centrac1on e e , e ; Feto y dependiendo de lo~ valores

ro, rH del agua.

1.2 La cinética de reacción del so4Fe7H20 para el sistema 8, 2.0 (temp. i) muestra que es sensible a la temperatura (graf.N"l).

El valor en el cambio de concentración (decremeno d~ Fe++/t)

es del tipo exponencial referido a sistemas con diferentes

temperaturas (graf. A), siendo el valor m, muy grande para -

temp~raturas altas ( lOO"C) y pequenas para temperaturas se-

mejantes a las del ambiente; esto.a pH 2.0 y concentración

inicial de Fe++ de 8 gr/lt. Podemos afirmar ahora que mien--

tras menor sea el rango de temperatura de nuestro s' ~tema es-

te evoluciona mas lentamente (es mas estable).

1.3 Para el sistema 8, 1.5 (temp. i); con respecto a la variación

de dFe++ /dt y para diferentes temperaturas,l a reacción es -

mas lenta para temperaturas menores (grlfico N"2) y en gene-

ral a temperaturas equivalentes la cinética de reacción es me

nor que para el caso anterior. El sistema 8, 2.6 (tem. i) al

contrario evoluciona de una manera mas rlpida que los 2 casos

anteriores (grlfico A).

1.4 El estudio de 8.0 ( 2.0, 1.5, 2.6 (30, 100, 60) ) ha sido gra

ficado en (A) 2 donde se ha ploteado los valores de temperatu-

ra en función de las pendientes de cada diseno. La forma de

la curva es del tipo exponencial con asfntota a altas temper~

turas. Este gráfico describe que el estado mas estable se lo

gra a pH mas bajos y a temperaturas menores (diseno N"VI);

asimismo el mayor valor de m se logra a altas temperaturas y

a pH mayores (diseno VIII).

1.5 Los gráficos N•4, 5, 6 corresponden al mismo sistema antérior

pero estudiado de otra •anera:

8.0 (30, 100, 60(2.0, 1.5, 2.6))

1"'-·- __ .. _____ _ - - ,.,

- 31 -

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INSIITUTQ G~OLOGICQ MINERO Y METALURGICO

, Con esto se logra ver la cin~tica como una función del pH y -

para diferentes temperaturas. De igual manera la reacc16n es

mayor para pH mayores y mucho mas para temperaturas altas.

En el gráfico N°5, ademh de los disellos n.ormales se ha inclu.f

do el efecto de la reacción del so4Fe7H¿O cuando es sometido a autoclave. Debe tenerse pres·ente que este gráfico tiene en

el eje de los x el valor de t, e.n minutos. Además se incluye

las curvas que corresponden al efecto del pH (.Di sello II).

1..6 El estudio de 1 os gráficos 7, By 9 han sido reducidos al gráfj_

co e, para un sistema del tipo: 2.0 (a, 10, 6(60, 100, 3o)J

El efecto de la concentración incide en la velocidad de reac-

ción siendo mayor para la concentración;de lOgr/lt y menor pa

ra menores concentraciones. El sistema es mas estable para

menor temperat~ra y menor· concentración de Fe++(diseño N°XIII~

1.7 Los gráficos 10, 11, y lf han sido desarroll~dos (asf como 7,

8 y 9) para calcular valores de disellos no desarrollados; de

igual manera ofrecen las mis~as caiacterfsticas que lo~ dise-

ños anteriores y que la correlación existente entre los valo-

res de pH como una funci6n de las pendientes, es aproximada--

mente lineal; la familia de curva~ que presenta el sistema:

2.0,(30, 60, lOO(i·, 10, 6)) son líneas rectas y paralelas en--

tre sl para cada temperatura. En general un sistema del tipo

pH (temp. i, Ci) tiene el comportamiento anterior.

1.8 El gráfico E es una correlación encontrada para diversos pH y

su variación en su pendiente de reacción esto para diversas -

concentraciones de Fe++ inicial; sintetiza los gráficos 13,

14 y 15, y en ~1 se observa que la concentración inicial de ++ . .

Fe tiene un efecto decisivo en la estabilidad del sistema.

·Los gráficos (15), D, E, han sido confeccionados para lograr

el cálculo de diseños experimental es no investigados.

·Los gráficos (15), D, E, han sido confeccionados para lograr - J2-

sbermudez

,

F!NQMENOS PE OX!DACION E HIDRQLIZACIQN DEL SULfATO FERROSO '

E2 es semejante a Ei s6lo que el primero se desarro ilÓ a -

temperatrura de 60°C mientras que E¡ a 30°C, aunque la prese~

tación de las familias de curvas son similares, en general -

las pendientes de E2 son mayores, como era de esperarse.

1.9 El gráfico A2 sintetiza las correlaciones existentes para el

sistema. 10 [2.0, 1.5, 2.6(60, 100, 30)]

y el gráfico A.,para el sistema

6[2.0, 1.5, 2.6(60, 100, 30))

hubiera sido provechoso correlacionar coeficientes de la fami

1 ia de curvas de A en función de las concentraciones.,~ para asi

obtener una relación gen~ralizada. Es posible encontrar la

mejor correlación en las familias de tipo lineal mostrado en

el qráfico D. Sin embargo en el gráfico E y E2 mostramos otra

representaci6n de A1, A2, y A3 para un valor de t constante.

Podemos resumir:Que a pH menores el ~tema se estabiliza ++ . Que para concentraciones de Fe menores, el

sistema evoluciona mas lentamente.

Que para temperaturas menores, el sistema es mas

estable.

2.- Con respecto al A Fe3+ y precipitado de fierro

2.1

2.2

En gen era 1 del cambio dientes de reacciones

puede estimarse q~e los valores de las pendientes

de concentraci6n de Fe3+, son similares a las pan-

consumo de Fe 2+, ésto es válido para las fases de

homogéneas .

El estudio de los disefios III, VI y IX muestran el efecto del

pH inicial en las relaciones de porcentaje de fierro oxidado

referido al F~ 3+/c.p. Fe 2+ (gráfico N°21). Los valores de

pH 1n1c1a1 en 1as retd.,.tuuc;:, \,11; ~-'u' \.oiOOII ....... "' ..

·~... . - 2+ 1 .. ,. • - - 1.1 o

las pendientes:

.6 Fe3+ 1 .A Fe 2+ .. cf .Fe2+ = n ' 6Fe 3+/cf.Fe2+ 6 Fe2+

han sido utilizadas para determinar la variación del pH ini --

cial, podemos decir que para pH menores el valor de 1 a pen--

diente es pequefto es decir que el sistema es estabh, existe

'un mayor porcentaje de fierro Urr'tco, y es posible lograr re-

~aciones altas de 6 Fe 3+ 1 A Fe2+ tal como el diseño N•vr. ¡

2. 3 ~n el grlff co N°20 hemos ploteado el porcentaje de fierro oxi dado (Fe 3+) en funefón de las .relaciones de concent-ación de

Fe3+ /Fe2+, esto para diferentes temperaturas, para ta1 efecto

mostramos 1 os resultados de los diselios: 1, II, I I I, X, y XXV.

Las curvas que representan son aproximadamente 11nea1es,a1gu-

nas de ellas alcanzan f!cilmente porcentajes dé precipitación

para valores de6Fe3+/cf.Fe2+ ,menoresde 0.1 (disefto N"XXV).

As1mismo,ex1sten otros diseflos que pal"e valores de hasta 0.5

solo denota escasa presencia de precipitado (alrededor de 10•)

tal como para e.l diselio N• X.

El mismo grlfico se ha ploteado la temperatura en función de

la pendfente,dando una curva ti'J)O exponencial con asfntota en

el eje de las x5

para temperaturas elevadas. Es decir exis--

ten una pendiente

P'EN

racter fs t icas de importancia:

1.- Exfste diversfcltd en las variaciones dé consumo de sulfato

ferroso asf eOliO la var1ac16n de Fe!+ y precipitado de -

fierro depettd1endo del estado del sistema, lográndose me-

jor estab1lizaci6n para pH de 1.5 y a teaperaturas meno--

res y asf mismo alcanzando un íitayor -valor de "Z" para es-

tas condiciones. A la i nvern., para pH mayores de 2. 6 s 1

es verdad que se produce un rtpido cons111111:1 hte se mani--

fiesta en una pronta apariencia de precipitados y un con-

tenido bajo de la preeip1taci6n de Fe3+ es decir e1 preei

pitado aparece para valores nz• pequeflos.

2.- El estudio demuestra en un primer mo•ento reacciones qu f-

micas y elactroqu1'm1cas, en fase homogl1U1a con producci6n

elevada de iones protones, tales e"Cuac1ones darfan este

orfgen:

3.-

Fe++ + 2H 20 Fe02H- +

3H+

Fe++ F +++ + le -e

Fe++ + H20 FeOH++ + H+ + le-

Fe+++ + H20 .. FeOH++ + ti+

Una segunda etapa serfa la presenc.ta tanto de reacciones-

homogfneas como de fase heterogfnea. para esta segunda et!.

pa se considera los sigulentu.pNte1pitados: FeOH 2 - FaOH3 Fe3o 4 y otros. Esta última fue ocurre r&pidantente a a 1-tas temperaturas y a concentraciones de pH por encima de

2,5.

4.- Para 1 os efectos ·del trabajo con acc16n b.ac:teriana, es n_!

cesario provocar condiciones adecuadas d.a estabilidad en

cuanto a pH, buefla c:oncentraci6n de Fe2+• temperatura

__ _._, 1:V .... ~ .. "'---~· _,_ ••- •-.- -~- ---

-··--~- ... -u

'

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FEllaf!NOS DE onDACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

cercana-al óptimo exigido para el desarrollo bacterial y,

en general, lograr los potenciales necesarios para la di-

solución de un sulfuro; esto último exige altas concen--

traciones de férrico, como tal nosotros podemos presentar

las siguientes alternativas: . " - Lograr un alto valor de "Z", esto se consigue a pH men~

res de 2.0 y temperaturas cercanas a las de T0 ambiente.

- Alto porcentaje de presencia de fierro como Fe3+.

- Las modificaciones del pH inicial deben en forma espe-

cial, ser llevadas al pH de las condiciones de arran--

que en la prueba a efectuarse.

- Se debe exigir diseftos capaces de regenerar el Fe2+ que

continuamente está oxidandose, para evtt~r la disminu-

ción de las concentraciones de Fe 2+ y Fe +

El sigui ente esquema muestra el diagrama de Pour -baix y

el punto ini~ial de arranque, asf como las fuerzas tanto

químicas como electroqufmicas en el medio acuosos que o-

bligan a nuestro punto original a tomar diversas posici~

nes con el fin de encontrar su propio estado estable.

1.0

o. 5

o

-0.5

Fig. 4 -- - -~-

~-~---.... ~.::--- .... ........ Fe (OH++)

-... _ ... _ .. _ 11nea neutral ---

------- -.,.· ---1

t 1

2

• 2

3

r

3

-- ------ ---rH =O pH

- ~/ -

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c.¡ ?.ceaJ:.cion:es de fase homogénea de oxidacit5n (subida de ;¡otenciAl) e ltidrol ización (aUIIlento del pH).

1.2 Se incrf!lltuUn las reaccioftes de h1dro11zac16n con -presencia de fases sólidas y·au111ento de Fe+++;

2.3 El Fe 3+ u estabiliza lo mis1110 que el pli, pero la dis '. . ++ ' minución continua de Fe provoca una dism1nuci6n de Fe 3+ segan el rumbo 2--..3 hasta alcanzar cierta esta-bilidad, qúe depender§ del ptl qile alcance, concentra-ci6n de Fé++, Fe+++, valor éxistefltce ele ro, tempnat.!!_ ra y c>tros'. Es p"Or esta r86n qlle urge tener extre--mo cuidado en las variacicOttlfs del .pH.

5.- Este ntudio constituye la base para hs posteriores in--vestigaciones que se harán con.aacter1.as, estudiandose p~ ra tal caso fenómenos'de oxidac16n e h1dro1izac16n en los rangos que hemos estudiado.

XI. OBS ERfAtlONES Y RECOKENDACr\UCES

1.- Este tra~ajo muestra limitaciMII!s ya sn provocadas como come ti das en el planteamiento &e 1 os diseft'Os experimenta-les, otras de orden de óperacifn y finalmente de resulta-dos imprevistos en el servicio·de análisis qufmicos. Es necesario IIIQStrar esas limitaciones para que en posterio-res trabajes de fnvesti gaci6n j)tHldan ffcilMente superarse:

1.1

1.2

... El estudio realizado .solo cote~!fJh el efecto de 3 varia--bles, te~~~peratura, pH y co~ón; no cot~templa otras variables coll19. efecto de los vtlorh rlt, ro, potencial -redox, presión, etc.

El estudio se ha entiarcado en .-nos valores de pH y con-eentrac16n, butanu semeja1\t.S a »s 11ti1 in «los en 1 1xh~ ci6n bacteriana

l. 3 No hubo adecuada elecc:i6n d• pat'llletros especilllmente en temperatura ( lOO'"C es un puttto hstante d1 Hc11 de contr.Q. lar l resuH6 uft.pUnto bastant. alej&cfo. de los demh).

temperatura ( lOO'"C es un puttto hstante d1 Hc11 de contr.Q. -38-

sbermudez

sbermudez

FENOMENOS DE OXIDACION E RID!OLIZACION DEL SULFATO FERROSO

~ .4 La oresentación de los diseños fué bastante acept., 'a, pues

faltó solo un diseño que ama~rara la concentración de 6gr/

lit. con temperatura de 60°C ó pH de 1.5

•. ~ La presentación de 2 diseños de repetición para evaluar

la sensibilidad de la experimentación, no dio resultado,

pues fué bastante deficiente; esto motivó a repetir 12

disei'íos mas de 1 os 22 desarrol Ta'dos.

1.6 Los diseños desarroUados con aireaci6n forzada a la solu-ción fueron inadecuados en su instalación, pues no se cue.!!

ta con los instrumentos necesarios para su implemcl!nt_!

1.7

e i 6n. ' ++

Los diseños desarrollados con concentración de Fe de

lOgr/lt son poco sensibles a su evaluaci6n; no ob;-

tante. 1 a repetí ci6n de estos disel'los los resultados

no fueran alentadores.

1.8 Los problemas que han ocacionado alteraci6n en los re

sultados de análists qufm1co pue,den sintetizarse en -

1 o sigui en te :

- Errores de operaci6n en el muestreo: 5e ha detec-

tado diseños experimenta)es que por pirdida de H2o par evaporación~ los resultados de análisis ~ufmico

muestran ser altos .

- Errores de .t1empoJ se ha detectado .que muestras de -

saluc~6n tardan a veces mas de 24 horas desde el

muestreo hasta el ataque de la muestra, con el con~

guiente doble errar, cambios de tietl!tO para evaluar

la cinética de reacciéin y concentración de la solu-

ción.

- Error.es en la toma. de muestr.a para el ataque de an!

lisis qufmico: se ha detect•clo qUce las determtnad.Q.

nes de solución se hacfan can presencia de séilidos

(rutina normal 'para las determinaciones, sin embar-

go para nuestra experimentaci6n era inprescindible

hacer 1 as determinaciones sol a oe soluciones; éste

\IW\ollfQ IIVI-HIWI ...... ,.,. •-.,. --•-·•~···--·-··--7

- 39-

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tpUiiiQ GJ9100ICO l'UIPº-Y PTA'tt!!'ñCO

error puede cons1der~rse como un erril' por falta de coorclinaci6n entre las 2 areas) •.

- Errores en el tipo de ti tulac16n ¡ se ha detectado que muchas muestras de Fe++ fueron determinadas co-

++ mo FeO y otras veces como Fe •

- No se conocf ni_nguna observac16n .·.n las dtterminactº-nes. 1 as cuales podr fan ayud•rnos a ltetecttr nuevas

fuentes de error.

- El utud1o 4t$ens10111daden h. operac16n dt lllll1-++ . sts quht1co p.ara Fe · art"oja un valor de 9oU y para

+++· Fe 95% l)af"' el efecto de la presentac16n de valo . -

4

res determtnatlc~s s.o 1 o son necesarias ha.s ta dos cifras signHicathas.

La repettbilidad d11 una muestra o una d-eterminac16n -resulta poco adecuado o ineficaz, pues el eX1)erfment!. dor ·esta alejado del analista, aQn mas ninguno conoce las ~metas e intenciones o condiciones en que se real.!. zan las prueDas o determinaciones. La necuidad ur--gente de reP4!ti runa determi(lac16n para verificar una -oburvac16n es inoperante pues el servf.cfo de adli si s qufmfco no &st& a la mano, ni puecht utilizarse a las condiciones que el medio ex111e por mas buenas frítendº-nes que tenga el personal.

No existe .. intnrelllci6n entre el é'X!)'trtiltentador y el ~ --- ' .

analista, pues en ningOn momento, ni en nfl\gOn caso -se evaluan las técnicas de detarm'lnal:'i4n de elementos ni su sensibilidad y/o la t>iecis'l6n neéésaria a exi--girse.

Todas estas dificultades han or1vfna4• repet1c16n de mís de 12 diseños y un atrazo .de 30 iUu en h culminaciiSn de esta tarea.

RECOMENDAC fONES:

Superar las ltmitacfones 4-e .n11estl'o-s diseitos exper1--

RECOMENDAC fONES: - 40-

'

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FENQMENOS DE QXIDACION E RIDRQLIZACION DEL SULFATO FERROSO

mentales exige:

Contar con las instalaciones adecuadas de laboratorio me-

ta 1 Qrg i co .

Contar con los equipos necesarios (Potenciómetr-o para me-

dición de reacción tipo redox).

Adecuar correctamente las operaciones de muestr~o de sol~

e ión.

Interrelacionar integralmente al ana.lista con el experi-

mentador para lo cual s~ sugiere, la participación activa

de un ~ufmico desde el arranque de pruebas hasta su culm!

nación, hto es posible destacando a tiempo parcial y te!!}.

poralmente de acuerdo ~ las exigencias de las pruebas;

a un analista.

Mucnas de las observaciones especfficas, en una prueba -

pueden solucionarse a travAs de un an&lisis inmediato y

de ficil repetibilidad, Asto es posible con el uso de e-

quipo \sencillo para determinación de análisis con técni--

cas ad~cuadas y dirigidas a elementos meUl icos que son com.un~ a nuestras. tareas (Determinación de iones metál!

++ ++ + cos C , Fe , Fet, H , etc).

AGRADECIJrENTO

El área de Hidrometalurgia hace extensivo su agrade-

cimiento al personal que en forma directa o indirecta inter-

vinieron en el éxito de esta investigación.

- 41 -

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8 -

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GRAFICO NI 1

Ois•ños 1,2,3,10,25

Vorloclén d6 Fe-~+, Fe"~'-~"y Fe t como uno funckJn d61 ti•m_po y IJl/!'.11 diferenlf~ !~(!!PerofJJros

pH: 2 ;0

Co_n,c. F6 8 gr/lt

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GRAFICO N6 2

Diseños l V, V, V 1

VariaciÓn dt~l Fe2,+ Fe3 y Fe J en funciÓn del tiempo poro diferentes tem-per !uros, conc. inic. 8gr/lt. pH 1.5 ~..J

2.0

! 660x iO- .J

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200

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GRAFICO N• 3 2 Vttriocitln dtJ F•n , F•+H y F• J M funcion dtll litNnpa paro

dif#rMt.6 IMitpHttluras PPVJ/1 . • 1 Con~lroc'DII 1 r 1 1 1 1 1

1 1 1 1

0.1

pH" 2.6

DisMt>s VIl, VIII, IX

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1.2

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7.0

6RAFICO N°5

OiHiios 11, V, VIII

Variación tRI Fe~+, Fe~, Fe t CondiciOMs: 8,/00 (2.0,L5,2.6)

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GRAFICO N~ 6

Oi$MDS 111, VI; IX Voriocitln d•l Fe 1 Ft1 1 Ft1 · fin funciÓn del fl'tlmpo CondiciM8S: 8,30, (2.0,1.5,2.6)

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Preelplfado

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1.1

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11/IAFICO N• 8

DINIH Y/11, XI, X1l

Mlriir 1Jh *' F•2, F~ , F•l •n fu~hM IMI N•mpo C.*'-••: (2,10 (~-60-I()OJ)

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10.0

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GR,A FICO N• 10

Ol••ños 111, xn, xnr VtlritJclrln 81 F• •n funcitJn d•l ll•mpo, para

dlv•rstls Ctlnt»nfrtlclon•s lnlciol•s 1M F• o pH

2.0 y t•mp•l'flfu/'(/ $0•c.

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GRAFICO N!! ff

Ois8ños 1, XI y ff

Variación del Fe~.,. 1 F8~+ 1 Fe J en funciÓn del fitlmpo poro diferenltls · concentraciones de Fe"'""

pH • 2.0

T11mp. = 6o•c.

25

25 50

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100

FÍ,Ico

p,•clpltado

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150

150

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GRAFICO Nll 12

OIHiDII l/,8y 9

VarltH:IM •1 CMHmo de S04 Fe 7 H20 en función 81 ll•mtJD ptlrD dlf•r•ntes cOncentraciDMII Inicial

de Fe2"' D pH • 2 CMSfllnl• y o 100• C

11

II

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l5

GRAFICO N'l 15

Oist~ños xm, XIV y 15 e Vorlt~t:iÓn tt.l rt12~ rt13'~',F, 1 t1n funciÓn dt1/ flt1mpo

poro divtlrsos pH, ltlmptlrofuro 30"C

Con c.

FJrrlt:tJ

p,..,,,,.t/11

XIII

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/()

Cont:Mrfl'tlf:itln inicio/

de S04 F11 7' H20 2.0

'

GRAFICO O

como funckln de los v~tlocldodes de Con$1Jmo

ptlf'tl diftlrflnft~s ftlmp~trttfuf'tls y pf 'niciol dtl

() ~--?---~--~--~--~------------------~--------------------,_. () 2 G· 8 f() 2()

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6RAF/CO E

pH init:i(l/ •n funt:itJn de lo• C(lmblo• de r.accion di>/

so4 F•7 H2 o pof'fl dif•,.nl•• conc•nfr(IC/Dn'8 inici(l/e$, f.mpt~rtltur(l COit6ftln,. 3o•c y E2 6o•c

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6RAFICO E2 11' VIl 11

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GHAFICO N' 2~

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2.51 !

2.0

GRAFICO N• 24

Vtu.laclon del pH como una funciÓn del diversas temp. y pH.

11, z.o ,:so - ... ------~.

tiempo . A. para

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8._ Para diversos pH

IX (8,2.6,:SO)

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GI'IAFICO Nfl 25

VtNitlt:ltÍir • F~ F•3"", F•l '" funciÓn d#l ll•lltfJD para dlf•,.,ftM CMNIIfltHIIrM .. • F•rro!IO y tt. pH

JUX JCV11t

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FENQ(ENOS DE OXIDACION E RIDROLIZACION DEL StJU'ATO FEIUIOSO

A N E X O N°l

DESARROLLO DE ECUACIONES QUIMICAS Y ELECTROQUIMICAS

• ' . FASE HOMOGENEA : a ) De hidrolizaci6n

( 1 ) F ++ e + 2H 20 = Fe0 2H- + 3H+

Fe0 2H-Fe++ + 2H 20

+ 3H+ = o

1 og Fe0 2tt- =-31.70 + 3pH

(Fe++)

( 4) Fe+++ + H20 • FeOH++ + H+ FeOH++ + H+ - Fe+++ - H20 "O 1 og ( F eOH+-t-) ·-2.22 + pH

(Fe+++)

b) Tipo redox

( 2) Fe2+ Fe+++ + le . 3+ - F e2+ + 1e Fe .. o E= 0.746 + 0.0591 Log (Fe+++¡

Fe 2+

• e) Combinada (pH y el

• (3) Fe++ + H20 Fe OH++ + H+ + 1e

FeOH++ F ++ - e - H20 + ¡/ + e = o

E = 0.877 - 0.0591 ptl + o.591 1 og (FeOH++) Fe++

'" ~ 65 -

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:r. FASE HETEROGENEA (lfquido- s6lfdo )

Fe 3+ 1 FeZ+ 10· 5 ~. ~, ~ ~ ; pH) Var able

a) De hidrolizaci5n

b)

e)

( 5 ) Fe+++ 2H 20 • Fe(Otl)z + 2H+

Fe (OH)2

log (Fe++¡ a 13.37 - 2pH

(9) Fe OH++ + zH 2o ,. 'Fe ( Oft1 3 + 2H+

Fe(0H) 3 - FeOH++ + 2H2o - 2H+ • o log (FeOH++) = l. 5'6-2pH

1 og (FeOH++) = -2 .1& - 2pH

(lO) Fe 3+ + 3H 2o Fe(OH) 3 + 3H+ ( ( 4) ( . 3+ Fe. OH) 3-Fe -3H 20 +

3H+ =o

log (Fe 3+) = 3.78 3pH log (Fe 3+) = 0.04 - 3pH

Tipo Redox

(6) 3Fe++ + 4H2o + -+Fe3o4 + SH + ze

Fe 3 04-1F +++ w e - 4H 2o + SH+ + ze = o

E: 0.983 - 0.236pH - 0.087 log (Fe++) ~ ~

Con oxidaef6n y cambio de pi'!

(7) Fe{oHl¿ + H2o __,.Fe{et\} 3 + ¡.¡+ + le

Fe(()H)3

- Fe(OH) 2-It20 +Jf+ + i = o

E " + 0.179 0.059pH E = - 0.043 - 0.059pH

E " + 0.179 - 0.059pH - 66-

+ ( 9) )

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FENOMENOS DE· OXIDACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

(8) 3(0H) 2Fe

re 3od - 3Fe(OH) 2 + 2H 2o + 2H + 2e =o

E= -0.202- 0.059 pH

A N E X O N°2

27 COMaiNACIONES = 3 VARIABLES (a, b, e)

al bl el

a 1 b1 e;:

al bl c3

a2 bl el

a2 bl cz

a2 bl c3

- 67 -

a3 bl c1

a3 bl c2

a3 bl c3

sbermudez

sbermudez

. INSTIT!l'IO GEOLQGICO. 'flJ!PQ. ¡! ~ICQ • ¡•

DISEAOS EXPERIMENTALES

VII VIII IX

'~F XIV

1 a2 a 3 al 1

b3 1 al b2 e3

'':!"' ! el el el -'

Constantes : pH = 2

- 68-

sbermudez

sbermudez

sbermudez

sbermudez

FEHQMEHOS DE OXIPACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

Tiempo (horas) Fe total (g/l t) ++ Fe (g/lt) Fe+++(g/lt) P.P(g/lt)

o 8.5 8.15 0.35 17 8.40 7 . 9 C.50 o. 1 24 8.28 7.55 o. 7 3 0.22 67 7.80 6.80 l. DO 0.70

DISEÑO N°!I:

Constantes; pH 2 T0 ebull ición (110°C) ++ 8g/lt = Fe ;

Tiempo Fe total (g/lt) Fe++(g/1 t) Fe+++(g/lt) P.P(g/lt)

min hrs.

o 8. 15 8.1 o. 15 20 0.19 8.10 7. 51 0.59 o. 15 50 0.83 7.67 6. 71 0.68 o. 58 65 l. 08 7. 34 6. 20 0.68 0.910

DISEÑO N°III:

Constantes pH 20 T. - 32•c + 8g /1 t. = Fe :

Ti e moa (horas) Fe tota 1 g/lt Fe++(g/1t) Fe+++(g/lt) P.P.(g/lt)

o 8.65 8.35 0.30 • 1 7 . 5 8.60 8.00 0.60 0.05

168 8. 4 5 6.50 l. 90 0.25

• 240 8.28 5.81 2.47 0.37

Constantes pH = 1.5 ++ . .

Fe ~ 8g/l t T0 =60°C

- 69 -Constantes pH = 1.5 FeTT ~ 8g/lt T

0 =60°C

sbermudez

sbermudez

sbermudez

sbermudez

INSTITUTO GEOLOGICO MINERO Y METALURGICO

Ti em po ( hrs) Fe total (g/1 t) Fe++(g/lt) Fe+++ g/1 t P.P.o/lt "'

o 8.5 8.15 0.35 48 8.5 7.28 l. 22

144 8.4 6.02 2.38 o. 1 216 8.25 S. 12 3. 13 0.25

DIS EÑO N°V

Constant es pH ; 1.5 Fe++ ~ Sg/1 t ro= ebullición

Tiempo Fe total (g/1 t) ++ Fe (g/lt) · Fe+++(g/lt) P.P.(g/lt)

min. hrs.

o o 8.45 8.25 0.20

35 0.56 8.20 7.31 0.89 0.25

59 0 . 99 7. 92 6.67 l. 2 5 0.53

75 1.5 7. 55 6.25 l. 30 0 .90

DISEÑO N°VI .

Consta nt es . pH ::: 1.5 To = 30°C F ++ e = 8gr /1 t

Tiempo (hrs) Fe total(g/1t) Fe++( g !1 t) Fe +++(g/1 t) P.P.(g/lt)

o 8.50 8 . 15 0.35 52 8.50 7. 7 0.80

144 8.40 6.98 l. 42 0 .1

216 8.30 6.29 2.01 0.2

DISEÑO N°XXVII: (Corección del DISEÑO VII)

Constantes : pH = 2.6 Fe++ :: 8g/lt

- 70 -

FENOMENOS DE OXIDACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

Tiempo (hrs) Fe total{g/ l t) Fe++{g/lt) Fe+++{g/lt) P.P.{g/lt)

o 8.08 7.41 0.67 -... 17 7.58 7.30 0.28 0.50

24 7.43 7.18 0.25 0.65 67 6.40 6.80 0.60 0.68

DISEÑO N°VIII

Constantes . pH =2.6 T"ebullici6n Fe++ - 8 g/1 t . -Tiempo Fe total {g/1 t) Fe++{g/lt) Fe+++{g / lt ) P.P.{g/lt)

m in Hrs o o d.25 8.10 0.15 0.00 20 0.33 7.80 7.38 0.42 0.45

31 0.50 7.55 7.08 0.47 0.70

53 0.88 6.57 6.28 0.29 l. 68

DISEÑO N°IX

Constantes . pH = 2.6 T0 = 30°C Fe++ : 8g/l t .

Tiempo {min) Fe total{g/lt) Fe++{g/lt ) Fe+++(g/lt) P.P.{g/lt}

o 8.5 8.25 0.25 18 8.34 7.74 0.60 o .16 26 8.16 7.64 0.60 0.26

65 7.65 7.14 0.51 o .·85

Constantes pH = 2.0 r • ambiental ++

Fe =· 8g/1 t

Tiempo{hrs) Fe total (g/lt) Fe++(g/lt ) Fe+++{g/lt} P.P.{g/lt)

o 8.35 8.20 0.15

- 71 -

J

INS'fl'l'!1TQ GEOLOGICO MIHilO Y M&ALlllGICO

72

240 360

DISEI'iO N°XI :

8.35 8.15 7.53

8.12 6.70 4. 04

0.23 1.45 3.49

0.2 0.82

Constantes : pH: 2.0 t• • 6o•c F +++ e -: lOg/l t

Tiempo(Hrs) Fe total(g/lt) Fe++(g/lt) Fe+++(g/lt) P.P(g(lt)

o 25 48

148

DISEÑO N°XII

Constantes :

Tiempo(hrs)

o . 48

144 216

10.43 10.13

9. 75 8.08

pH:2.0 t• =

Fe to ta 1 ( g /1 t )

10.4 3 1 o .1

9.69 9.62

DISEÑO No XIII :

Constantes : pH 2.0

3o•c

9.68 9.33 8.~3

5.59

Fe++

Fe++(g/lt)

9.98 9.30 8.26 7.22

r·~ 3o•c

Ti em po ( h r s ) Fe total (g/1 t) Fe++(g/lt)

o 6. 31 6.2 72 6.01 5.50

216 5.86 5.00

312 5.76 4.55

72 6.01 5.50

- 72 -

:.

0.75 0.80 o. 82 . 2.18

lOg/1 t

Fe+++ ( g /1 t)

0.45 0.80 l. 4 3 2.40

0.3 0.68 2.35

P.P.(g!lt)

0.33 0.74 0.81

: 6g /1 t

Fe+++(g/lt) p . p . ( g/.1 t)

0.11 0.51 0.30 0.86 o .45 l. 21 0.55

0.51 U.JO

•

sbermudez

sbermudez

FENCMENOS DE OXIDACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

Constantes : pH = 1.5 F ++

e : 6g/l t

Tiempo(Hrs) Fe total(g/lt) Fe++(g/lt) Fe+++(g/lt) P.P.(g/lt)

o 144 216 3.12

DISEÑO N°XV :

6.31 6.26 6. 20 0.06

6.20 5.62 5.40 5.05

o .11 0.64 0.80 l. 01

0.05 0.11 0.25

Este diseño se descartl5 por no haber correlaci6n entre los valo-res de análisis qufmico y lo esperado en las pruebas experimenta

1e s .

DISEÑO N°XVII

Constantes : pH = 1.5 T" • 6o"c F~++ :: 10g/lt aire comprimido

Tiempo Fe total (g/1 t) Fe++(g/lt) Fe+++ ( g /1 t) P.P.(g!lt)

m in hrs

o o 10.43 9.78 0.65 165 2.62 10.23 9.66 0.57 0.20

343 5.61 10.18 9.58 0.53 0.25

439 7.20 9.93 9.39 0.54 0.50

DISEÑO N"XVIII

Constantes: pH = 2.0 Ps60°C ++ Fe : 6g/lt aire comprim.

Tiempo

min. hrs. o 145

o

o 2. 31

o

Fe total(g/lt) Fe++(g/lt) Fe+++(g/lt) P.P(g/lt)

6. 31 6.22

6. 31

6. 20 5.45

6. 20 - 73 -

o. 11 o. 77

o .11

0.09

sbermudez

sbermudez

sbermudez

240 343

4.0 S.71

DISEÑO N°XIX

Constantes

Tiempo Fe

Min hrs

o o 30 0.5

140 2.3

240 4 301 5.0

DISEÑO N·xxv

Constantes :

Tiempo mi n. Fe

o 30

DISEÑO N"XXVI

Constantes

INSTITUTO GEQLOGICO MINERO Y METALURGICO

6.06

6.00

S. 40 5.30

pH : 2. O T0 = 6o•c F ++ e =

total (g/1 t) Fe++(g/1 t)

8.50 8. 20

8.35 7.60

8. 18 7.30

7.73 7.0 7.5 6.8

(autoclave)

pH = 2 Fe:8g/1 t T• =

total (g/1 t) Fe++(g/lt)

8.10 7.S3

7. 54 7. 11

0.66

o. 70

8g/lt aire

Fe+++(g/lt)

o. 30 O. 7 S

0.82

0.73 0.10

0.25 o. 30

comprimido

P.P(g/lt)

O. 1 S

0.32

o. 77 J. O

121•c Presi6n:15lb/plg2

Fe+++(g!lt) P.P(g/lt)

0.57

0.43 0.66

pH = 1.5 Fe++: 8g/lt T• = 121•c Presión:1Slb/plg2

Tiempo min Fe total(g/lt) ++

Fe (g/lt) P.P. (g/lt)

o 30

8.08

7.S8

7.41

7.40

A N E X O N•s

0.67 0.18

DESARROLLO DE 5 ESQUEMAS DE COMBINACION DE DISEÑOS

0.50

El estudio de los diseños realizados (9 principales y4 com

- 74 -

sbermudez

sbermudez

l.

o

INSTITUTO GEOLOGICO MINERO Y METALURGICO

1 o) 2. o' 30 ( 8' 1 o' 6) 1:) 2.0, 60(8, 10 , 6) 12) 2.0, 100(8, 10 , 6)

C) 13) 30 , 8(2.0, 1.5, 2.6) 14 ) 30, 10(2.0, 1.5, 2.6) 15) 30 , 6(2.0 , 1.0, 2.6)

16) 30' 2.0(8, 10, 6) 17) 30, l. 5 ( 8, 10, 6)

18) 30, 2.6(8, 10, 6)

O) 19) 10, 2.0(60, 100, 30) 20) 10. l. 5( 60' 100, 30) 21) 10, 2.6(60, 100, 30) 22 ) 1 o' 60 ( 2. o' l. 5, 2.6) 23) 10, 100(2 .0, 1.5, 2.6)

24) 10,' 30(2. o, l. S, 2.6)

é) 25) 6, 2.0(60, 100, 30) 26) 6, l. S( 60, 100, 30) 27) 6' 2. 6 ( 60' 100, 30)

28) 6, 60( 2.0, 1.S, 2.6 ) 29) 6, 100(2.0, 1. 5, 2.6)

30) 6, 30(2.0, 1.5, 2.6)

III, XII, XIII I, XI , 11)

II, 8), 9)

III, VI, IX XII, 17b, 14c XIII, XIV,15c

III , XII, XIII VI , 17b ,XIV IX , 14c, 15c

XI, 8, XII

- 17b - 14c

XI 8)

XII 17b 14c

11), 9), XIII XIV 15c

11) -9)

XIII XIV l Sc

A N E X O N° 6

10 11

12 o

13 14 15 F

i gua 1

-. -o

a 10

comparar A2

comparar con

B1

A3: comparar con

A¡ y A2

comparar con B1 y B2

ESTUDIO DE LOS FENOMENOS DE OXIOACION E HIDROLIZACI6N

DE ALGUNOS DISEÑOS EXPERIMENTALES

DIS EÑO I: 8, 2.0, 60 m= - 0.020

- 76 -

?ENOMENOS DE OXIDACION E HIDROLIZACION DEL SULFATO FERROSO

t=O e - Fe = Cf - 6 Fe2+ t:. Fe3+ b. Fe3+

X 100 t. Fe3+ o

_ 6 Fe2+ Cf.Fe2+ Coc 8 . 15

t=20h 7. 75 0.4 0.4 100 0.5

t=40 7.35 0.8 0.6 75 0.08

t =60 6.95 1.2 0.9 75 0.13 1 t =80 6. 55 1.6 1.07 67 0.16

t=100 6.15 2.0 1.12 56 0. 18

DISEÑO II: 8, 2.0, m'n

100m= 1.85 (0 .03.0 9; ·)

t =O Cf - .6 Fe2+ b. Fe3+ 3+ Fe2+ b. Fe xlOO

Co-8.15 - 6. F e2+ Cf

t=10m 7.85 0.3 0.28 93 0.038

t=20m 7.55 0.6 0.51 85 0.068

t =30m 7.25 0.9 0.75 83 0.103

t=40m 6. 95 1.2 0.85 70 0. 12

t =50 6.65 1.5 0.90 60 0.135

t =60 6.35 1.8 1. 05 58 0.16

t=80 5.75 2.4 1.13 47 0.196

DISEÑO I II: 8, 2.0. 30 (m=0.010)

Co= 8.15

t=o Cf - 6. Fe2+ 1 Fe3+ !J. Fe3+

X 100 6 Fe3+

- 6. Fe2+ Cf

t= 50h 7.65 0.5 0.5 100 0.065

t=100h 7.15 1.0 0.96 96 0.13

t =lSOh 6.65 1.5 1.3 87 0.20

t=200 6. 15 2.0 1.7 85 0.276

t=250 5'65 2.5 2.0 80 0.35

t=300 5.15 3.0 2.3 77 0.45

- 77 -

INSTIM9 GEOLOGICO •MD!PO Y !!E'UUJ1!GICO

DISEÑO N°X: 8, 2. o, 20°C (m. 0.0092)

Co • 8.15

t=o Cf . . 2+

-t. Fe f3+ .A e

t•100 7.23 o. 92 0.92 t~200 6.31 1.84 l. 70

t•300 5.39 2.76 2.26

Autoclave: 8, 2.0, 125°C

Co• 8.10

t~o (mi n)

t~20

DISEÑO N°VI

Co=8.12

t~o

t~5oh

t=100h t~150h

t~200h

t=250h t=300h

DISEÑO IX

Ce= 8.15

t=O

t=15

8,

Cf

7.11 o. 99 0.43

8, 1.5, 30°C (m. 0.0083)

CF -6 Fe2+ t. Fe3+

7.70 0.42 0.42

7.28 0.84 0.82 6.86 1.23 1.13 6.44 1.77 1.57

6.02 2.37 2.095

5.60 2.95 2.575

2.6, 30°C (m= O .0144)

CF -1:. Fe2+ 1.1 Fe3+

7.93 o·. 216 0.16

- 78 -

l!Fe3+

- tJ Fe2+

lOO 92 S2

43

3+ He x100

.t. Fe2+

lOO 98 92 89 88 87

3+ li.Fe x100

•. t. Fe2+

74

t. ¡:: , ... -· . e

· t. Fe3+ Cf

0.13 0.27 0.42

.t. Fe Cf

0.06

.A Fe3

Cf

0.055 0.113 0.16 0.24 0.35 0.45

t. Fe3+ Cf

0.02

Cf

'

sbermudez

sbermudez

FENQMEHOS DE OXlDAClON E HIDROL!ZAfiON DEL SQLFATO FfRROSO

t:JO 7. 72 0.43 0.31 72 0.04

t=45 7.5 0.646 o. 34 53 0.045 t:60 7.29 0.86 0.35 41 0.048

t=75 7.07 1.08 0.32 30 0.045

DISEÑO XIII 2 .o, 6. 30°(m•0.0056)

Co = 6.0

t=O Cf -t. Fe2+ t. Fe3+ A Fe3+ xlOO

t. Fe3+

-t. Fe2+ Cf

t=50 5.72 o. 28 0.19 68 0.033 t=lOO 5.44 o. 56 0.38 68 0.069 t=l50 5.16 o. 84 0.60 7l 0.116 t:200 4,88 1.12 0.70 62 0.143

t=250 4. 60 l. 40 0.88 63 0.19

DISEFlO XIV 10, 2.0, 30 (m•O.Ol4)

t=50 9.3 0.7 0.40 57 0.04

t=lOO 8.6 1.4 0.82 58 0.095

t:150 7.9 2.1 1.35 64 0.17

t=200 7.2 2.8 1.9 67 0.26

* * * * * *

r

- 79 -

sbermudez

sbermudez