641215954-CLASE-SEMANA-8-METALURGIA-EXTRACTIVA-DEL-ZINC-Y-COBRE.pptx

clase metalurgia zn y cobre

1. Dra. Mercedes Puca Pacheco Facultad de Ingeniería Ingeniería Industrial y Comercial 2020-1 TECNOLOGÍA INDUSTRIAL

2. METALÚRGIA EXTRACTIVA Y FÍSICA TEMA

3. Reconocer la importancia de los procesos extractivos y conocer las aplicaciones del Zinc y cobre. PROPÓSITO DE LA SESIÓN Conocer los diferentes etapas de procesos y operaciones para la obtención de Cu y Zn partir del mineral . Describir y comparar el procesamiento de Zinc y Cobre, materiales metálicos mediante hidrometalurgia, Realizar cálculos electroquímicos para cuantificar la producción del Cu y Zn mediante el proceso de electrorefinación

4. METALÚRGIA EXTRACTIVA DEL COBRE (pirometalúrgia e hidrometalúrgia)

5. El Cobre destaca por su alta conductividad eléctrica y su facilidad para ser trabajado como hilos o láminas. Gracias a estas propiedades, sirve para la fabricación de cables eléctricos, circuitos integrados, transformadores, radiadores, motores, tuberías y monedas. Los mayores productores del mundo son Chile, Perú, China y Estados Unidos. Estos dos últimos países son además los mayores consumidores de cobre del mundo. INTRODUCCIÓN

6. Minerales de cobre Nombre Fórmula Porcentaje de cobre Calcopirita CuFeS 2 34.5 Calcosina Cu 2 S 79.8 Bornita Cu 5 FeS 4 55.5 Tetrahedrita Cu 3 SbS 3 + x (Fe,Zn) 6 Sb2S 9 32 a 45 Malaquita CuCO 3 .Cu(OH) 2 57.3 Azurita 2CuCO 3 .Cu(OH) 2 55.1 Cuprita Cu 2 O 88.8 Crisocola CuSiO 3 .2H 2 O 37.9

7. fragmento de calcopirita cobre nativo

8. Tipos de Súlf u ros de Cobre: Calcopirita Calcosina C o v el i n a Bornita Digenita E n a r g i t a

9. Operaciones Físicas: Triturado, molienda, filtrado (a presión o al vacío), centrifugado, decantado, secado y precipitación física. Proceso s químicas: tostación, oxidación, reducción, hidrometalurgia , electrólisis, hidrólisis, lixiviación mediante reacciones ácido-base, precipitación química, electrodeposición y cianuración. Flotación PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIAS EN LA INDUSTRIA DE METALÚRGIA EXTRACTIVA

10. Proceso de Concentración: de la roca al mineral de cobre

11. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRODUCCION DEL COBRE MINA C H A NC A DO LIXIVIACIÓN ELECTRO O BTENCI Ó N EXTRACCIÓN POR SOLVENTES CEMENTACIÓN SE C A DO FUSI O N CONVERSION REFINACION ELECTROREF I N A CION Ó X I D O S S U L F U R O S PRODUCTOS H i dr o met a l u rg i a MOLIENDA FLOTACIÓN Pirometalurgia 17

12. EXTRACCIÓN El mineral que se extrae, es cargado y transportado hacia la sección de chancado Proceso de obtención de concentrado de cobre a partir de la mena .

13. TIPOS DE MINAS MINA A TAJO O RAJO ABIERTO MINA SUBTERRÁNEA Es necesario de túneles, pozos, chimeneas, cámaras para completar el proceso de extracción

14. Proceso de obtención de concentrado de cobre a partir de la mena. El fin de la trituración es reducir considerablemente el tamaño de las rocas extraídas de las minas, previo a la molienda. Reducen el tamaño de mineral hasta aprox. 7 pulgadas, para ser conducido al proceso de molienda. CHANCADO:

15. Proceso de molienda de menas de C obre . El objetivo principal de la molienda es el de reducir el tamaño del mineral a un tamaño de 10% a 60%, aproximadamente 200 mallas, con esto se asegura una liberación de los elementos de valor económico en la MENA. Los tipos de molinos pueden variar, pero comúnmente se utilizan los molinos de bolas o barras. Con esto se logra un material en óptimas condiciones para que se lleve a cabo el proceso de concentración o flotación. Presentan bolas de acero para triturar el mineral hasta alcanzar 0.18 mm para favorecer la extracción del cobre. MOLIENDA :

16. Proceso de Molienda Molino de bolas, bolas de 1.2 Kg capacidad de 70 ton,600 HP y 27 RPM

17. Proceso de flotación para la obtención de concentrados a partir de minerales de Cobre Aquí se separa la ganga del mineral, es importante mencionar que el mineral de mineral de cobre y la ganga son parte de la MENA, por lo tanto es una cola de la MENA. El número de tanques de acondicionamiento puede variar. En el proceso se utilizan depresores, activantes y espumantes. Lo s depresores son reactivos químicos iónicos que recubren las partículas y las llevan al fondo del tanque. Los espumantes son un tipo de jabón que forma espuma. Los activantes cubren solo al mineral que se quiere separar e impide que este se moje, por lo que flota hasta la espuma en la parte superior del tanque. Esta espuma es sacada del tanque, para luego ser filtrada. CONCENTRACIÓN O FLOTACIÓN:

18. FLOTACIÓN L a conce nt ración po r fl o tación s e efec t úa a pro v e c h ando l as difer e n c i a s en l a s pr o p iedad e s f i sicoqu í mic a s d e las e s p e c i es mineralógicas que se desee separar. Si la mena contiene cantidades significativas de más de un mineral valioso, la finalidad de la concentración de minerales es, por lo general, separarlos, obteniendo así más de un concentrado. Se produce, al coexistir las fases liquida y gaseosa, ya que las partículas hidrofóbicas “preferirán” adherirse a la fase gaseosa en vez de la liquida, mientras que las demás permanecerán en la fase liquida. Las burbujas con partículas adheridas, con una densidad conjunta menor que la del liquido, ascenderán, pasando a la espuma. Las operaciones de flotación, como un proceso de concentración, tienen como objetivo la recuperación de los metales de interés, como cobre, níquel, molibdeno, plomo o zinc, contenidos en un mineral en forma impura pero al mismo tiempo enriquecida.

19. FLOTACIÓN

20. En este tipo de operaciones se basan las características hidrofóbicas de ciertos componentes de los minerales, a efectos que al introducir aire se formen burbujas (flotación por espumas) y estas partículas de mineral se adhieran a las burbujas y floten a la superficie, donde son extraídos como concentrados. La flotación requiere de cierta inducción de reactivos químicos. Los Xantatos son productos sólidos usados en la flotación de minerales sulfurados y metálicos. Los componentes básicos son : El Bisulfuro de Carbono, la Soda o Potasa Cáustica y un determinado alcohol; el cual, le otorga las propiedades colectoras en el circuito de flotación para los minerales metálicos y poli metálicos. Todos los Xantatos son solubles en agua, usualmente se alimentan como soluciones en concentraciones del 5 al 20% en peso.

21. VARIABLES DEL PROCESO DE FLOTACIÓN Porcentaje de sólidos de las etapas de flotación : Existe un porcentaje de sólidos óptimo para el proceso que tiene influencia en el tiempo de residencia del mineral en los circuitos Tiempo de residencia del material en las celdas: El tiempo de residencia dependerá de la cinética de flotación de los minerales de la cinética de acción de reactivos, del volumen de las celdas, del porcentaje de sólidos de las pulpas en las celdas y de las cargas circulantes. pH: La flotación es sumamente sensible al pH, especialmente cuando se trata de flotación selectiva. Cada fórmula de reactivos tiene un pH óptimo ambiente en el cual se obtendría el mejor resultado operacional. Aireación y acondicionamiento:La aireación permitirá aumentar o retardar la flotación en beneficio de la recuperación o de la ley, respectivamente. El aire es uno de los tres elementos imprescindibles en el proceso de flotación, junto con el mineral y el agua.

22. Granulometría: Adquiere gr a n importancia d ado que la flotación re q uiere q u e las e speci e s mi n erales útiles t e ngan un grado de liberación adecuado para su concentración. Tipo de reactivos de flotación: La eficiencia del proceso dependerá de la selección de la mejor fórmula de reactivos. Dosificación de reactivos de flotación: La cantidad de reactivos requerida en el proceso dependerá de las pruebas metalúrgicas preliminares y del balance económico desprendido de la evaluación de los consumos. Calidad del agua utilizada en el proceso: En las Plantas la disponibilidad de agua es un problema. Normalmente se utiliza el agua de recirculación de espesadores que contiene cantidades residuales de reactivos y sólidos en suspensión, con las consecuencias respectivas derivadas por este flujo de recirculación. Temperatura Cantidad de solución

23. REACTIVOS DE FLOTACIÓN Los reactivos de flotación se dividen en: colectores, espumantes y modificadores. Colector : Es un reactivo químico orgánico del tipo surfactante, que tiene la propiedad de adsorberse selectivamente en la superficie de un mineral y lo transforma en hidrofóbico. Espumante : Es un reactivo químico orgánico del tipo surfactante, que se adiciona a la pulpa con el objetivo de estabilizar la espuma, en la cual se encuentra el mineral de interés. Mod i f i cado r e s : Est o s re a ctivos p ued e n ser de tr e s tipos: modificadores de pH (HCl, NaOH etc), activadores (son reactivos quími c os or gáni c o s o adsorberse en la i norgánicos superficie que ayud a n al c o lec to r a del m i neral a flo ta r . ) y depresores (Son reactivos químicos orgánicos o inorgánicos que impiden la acción del colector en la superficie del mineral).

24. Proceso de obtención de concentrado de mineral de Cobre. En este proceso el mineral extraído de la espuma en el proceso de concen t r a c i ón es separado de la misma. Existen varios tipos de filtros, de disco, de Dor Oliver, etc. El material es conducido a la planta de filtros para reducir la humedad hasta un 9-10%

25. PIROMETALURGIA: Los procesos pirometalúrgicos son los métodos más antiguos y de aplicación más frecuentes de extracción y purificación de metales. Los metales más comunes que se tratan por estos métodos incluyen cobre , níquel, plomo cobalto, plata, estaño, oro y otros . Son los una combinación de tostación, fusión, fuego, refinación electrolítica y refinación procesos que utilizan conversión refinación a química. La tostación es un tratamiento químico preliminar que se emplea con mucha frecuencia, y que consiste específicamente en la oxidación de los sulfuros a óxidos, ya que muchos de los metales no ferrosos se presentan en forma de sulfuros . El rango de temperaturas suele superar los 950 °C. En el proceso de tostación se forma óxidos metálicos ( calcinado ) así como dióxido de azufre( SO 2 ). MS + 3/2 O 2 = MO + SO 2 TOSTACIÓN

26. La tostación, que es el primer proceso , se emplea para cambiar los compuestos metálicos a formas de tratamiento más fácil por las operaciones que siguen, así como también para remover algunas impurezas volátiles en la corriente de gas. La estabilidad del sulfuro de cobre en la alimentación del tostador es algo mayor que la del sulfuro de hierro que contiene la carga, y la afinidad del oxigeno por el hierro es mayor que por el cobre. En el calcinado se queda el Cu 2 S. Mientras que el sulfuro de hierro reacciona: 3FeS 2 + 8O 2 = Fe 3 4 + 6S0 2

27. La fundición es una forma de metalurgia extractiva. El proceso de fundición implica calentar y reducir la mena mineral para obtener un metal puro FUNDICIÓN

28. 2FeS + 3O 2 + SiO 2 2FeO.SiO 2 + 2SO 2 Ai r e F und e nte E s c o r ia 2Cu 2 S + 3O 2 → 2Cu 2 O + 2SO 2 Cu 2 S + 2Cu 2 O → 6Cu + SO 2 Cu 2 S + O 2 Aire 2Cu + SO 2 Cobre Blister REACCIONES QUIMICAS DE REDUCCION DEL MINERAL DE COBRE

29. Horno de tostación de hogares múltiples CONCENTRADO Cu 2 S Producto de la tostación C u 2 S+ O 2 C u 2 S + O 2 C u O+SO 2 CuSO 4

30. Eje sólido, fino y seco fundente Aire enriquecido Gases + polvos C u-b l i s t e r . .. . . . .. : .. . . ¨ Torre de Re acci ó n Torre de Gases Cámara de decantación E sc oria DESCRIPCION DE PROCESOS Convertidor Flash Outokumpu 2Cu 2 S + 3O 2 → 2Cu 2 O + 2SO 2 Cu 2 S + 2Cu 2 O → 6Cu + SO 2

31. Mata 70% de cobre principalmente como sulfuro de cobre y sulfuro de hierro Altas temperaturas CuS (l) + O 2(g)  Cu (l) + SO 2(g) Escoria • 2FeS (l) + 3O 2 + 2SiO 2(l)  2FeO • SiO 2(l) + 2SO 2(g) Producto final: 98% de pureza

32. Procesos en Convertidor Tradicional

33. El concentrado sufre un proceso de fusión. Se separa el eje de la escoria. En el proceso de fusión conversión se separa la escoria del metal blanco, la fase más pesada y que contiene 70 a 75 % de cobre. El cobre anódico obtenido en la pirorrefinación es moldeado en ánodos

34. Rueda de Moldeo DESCRIPCION DE PROCESOS

35. Ánodos de cobre

36. FORMACIÒN DE ÁNODOS DE COBRE Se tiene ánodo de cobre, que al ser sumergida en agua con acido sulfúrico y aplicar corriente e léctrica el cobre del ánodo se disuelve y forma el electrolito pasa a reducir el Cu +2 hasta Cuº y depositarse en el cátodo de acero. Mediante la electrorefinación se obtiene Cu con 99.99 % de pureza. ELECTROREFINACIÓN DEL COBRE

37. Obtención electrolítica del cobre REFINACIÒN DEL COBRE

38. 46 Electrorefinación de Cu ÁNODO Cu(impuro) Ag, Au, Pt precipitan (barro anódico) Sn, Sb, Bi se oxidan y forman óxidos o hidróxidos Pb se oxida y forma PbSO 4 (insol) Fe, Ni, Co, Zn se oxidan y quedan en solución CÁTODO Cu (puro)

39. El proceso de electrorrefinación dura 20 días y en este plazo se realizan dos cosechas de cátodos.

40. Electro-Refinación

41. Hidrometalúrgia de minerales de cobre

42. La lixiviación , o extracción sólido-líquido, es un proceso en el que un disolvente líquido pasa a través de un sólido pulverizado para que se produzca la disolución de uno o más de los componentes solubles del sólido . HIDROMETALÚRGICO LIXIVIACION:

43. Hidrometalúrgica Óxidos de cobre  Lixiviación Líquido se esparce sobre la mena Disuelve la mena, creando soluciones que llevan cobre Reacciones Óxidos Malaquita Crisocola

44. Es uno de los procesos más efectivos y económicos para purificar, concentrar y separar los metales valiosos que se encuentran en las soluciones enriquecidas, provenientes de procesos de lixiviación . Este proceso encuentra su principal aplicación en la producción de cobre, específicamente en la separación selectiva de metales, que luego se recuperan mediante el proceso de electroobtención , a través de soluciones de sulfato de cobre. Lo anterior es posible debido a que ciertos reactivos químicos orgánicos, tienen un alto grado de afinidad selectiva con determinados iones metálicos, formando compuestos organometálicos y a su vez, no tienen casi ninguna afinidad con iones contaminantes tales como iones de hierro, calcio, magnesio, aluminio, etc. LA EXTRACCIÓN POR SOLVENTES:

45. Planta extracción por solventes en una operación de lixiviación de cobre.

46. Obtención electrolítica del cobre REFINACIÒN O ELECTROREFINACIÓN DEL COBRE

47. Electrólisis-Electrodeposición: L a disolución resultante en la etapa anterior de purificación/concentración se electroliza en grandes plantas con cátodos de acero inoxidable y ánodos inertes de plomo-antimonio. Finalizada la electrólisis se extrae cobre sólido del 99,99% de pureza. Esta última electrólisis tiene elevado coste energético.

48. Dendritas de cobre creciendo en al cátodo.

49. PROPIEDADES DEL COBRE El cobre cuyo símbolo es Cu , es el elemento químico de número atómico 29. Es un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre. Se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos . El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente aun q u e tie n en una p res e ntan mej o res p ropieda d es m e c á nica s , m e nor c o n du ctiv i dad eléc t ri c a . L a s más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones . Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.

50. Propiedades físicas Estado ordinario Sólido (diamagnético) Densidad 8960 kg/m 3 Punto de fusión 1357,77 K (1084,62 °C) Punto de ebullición 3200 K (2927 °C) Entalpía de vaporización 300 kJ/mol Entalpía de fusión 13,1 kJ/mol El cobre posee varias propiedades físicas que propician su uso industrial en múltiples aplicaciones, siendo el tercer metal, después del hierro y del aluminio, más consumido en el mundo. Es de color rojizo y de brillo metálico y, después de la plata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y térmica. Es un material que forma aleaciones para mejorar las propiedades mecánicas y es resistente a la corrosión y oxidación.

51. PROPIEDADES MECÁNICAS El cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad, lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un índice de dureza en la escala de Mohs (3 ) y en la escala de Vickers(50) y su resistencia a la tracción es de 210 MPa, con un límite elástico de 33,3 MPa. El cobre admite procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas.

52. El cobre es un metal muy empleado por su buena resistencia a la corrosión (Cu/Cu 2+ , -0,337V) y propiedades mecánicas, excelente conductividad eléctrica y térmica y, fácil soldabilidad con soldadura blanda o fuerte. En la serie de fem es noble con respecto al hidrógeno y termodinámicamente estable, sin tendencia a corroerse en agua y ácidos no oxidantes exentos de oxígeno disuelto. En ácidos oxidantes la corrosión del cobre es intensa. El cobre se caracteriza por ser sensible a la corrosión producida por agua o soluciones a gran velocidad, denominada ataque por cavitación. fl u i d o

53. USOS DEL COBRE El cobre se utiliza para las tuberías de suministro de agua. Este metal también se utiliza en refrigeradores y sistemas de aire acondicionado. Los disipadores de calor de los ordenadores están hechos de cobre debido a que el cobre es capaz de absorber una gran cantidad de calor. El magnetrón, la parte fundamental de los hornos de microondas, contiene cobre. Los tubos de vacío y los tubos de rayos catódicos, contienen cobre. A algunos fungicidas y los suplementos nutricionales se les añaden partículas de cobre. Como un buen conductor de electricidad, el cobre se utiliza en el hilo de cobre, electroimanes, relés e interruptores eléctricos.

54. El cobre es un material muy resistente al óxido . Se ha utilizado para hacer recipientes que contienen agua desde tiempos antiguos. Algunas estructuras y estatuas, como la Estatua de la Libertad, están hechas de cobre. El cobre se combina a veces con el níquel para hacer un material resistente a la corrosión que se utiliza en la construcción naval. El cobre se utiliza para fabricar pararrayos. Estos atraen los rayos y provocan que la corriente eléctrica se disperse en lugar de golpear y destruir la estructura sobre la que están colocados. El sulfato de cobre se usa para eliminar el moho. El cobre se utiliza a menudo para colorear el vidrio. Es también un componente del esmalte cerámico. Muchos de los instrumentos musicales, en particular instrumentos de bronce, están hechos de cobre.

55. En resumen, el cobre es resistente a: Agua de mar Aguas dulces, calientes o frías E l C u es e xcelente p ar a cond u cir aguas bla nd as c o n m u cho oxígeno disuelto y bajo contenido en sales de magnesio y ácido carbónico. Acidos desaireados, calientes o fríos H 2 SO 4 diluido, H 3 PO 4 , acético y otros no oxidantes. Exposición atmosférica No es resistente a: Acidos oxidantes: HNO 3 , H 2 SO 4 concentrados y calientes Acidos no oxidantes aireados ( ej: H 2 CO 3 ) Al NH 4 OH (más 2 ): forma un complejo Cu(NH 3 ) 4 2+ Soluciones acuosas y aguas aireadas a elevada velocidad H 2 S, S y compuestos de azufre

56. Situación actual en Perú y potencial de desarrollo. Actualmente, Perú produce 2,35 millones de toneladas métricas finas (TMF) de cobre (producción del año 2016) y se encuentra entre los primeros países productores de este mineral en el mundo, siendo superado solo por Chile (5,5 millones de TMF en 2016). En los últimos diez años, la extracción de este mineral se duplicó desde 1,0 a 2,3 millones de TMF con la reciente puesta en marcha de importantes proyectos mineros como Toromocho , Constancia, Las Bambas y la ampliación de Cerro Verde. En 2016, las empresas productoras con mayor nivel de extracción fueron Cerro Verde (Arequipa, 473 miles de TMF), de Freeport- McMoRan y Buenaventura; Antamina (Ancash, 444 miles de TMF), de BHP Billiton y Glencore ; Las Bam-bas (Apurímac, 473 miles de TMF), de MMG; y Southern (Moquegua y Tacna, 288 miles de TMF), de Southern Peru Copper Corporation , que concentran cerca del 70 por ciento de la producción nacional.

57. ACTIVIDAD DE CLASE Visualizar el siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=8vdNwyhDG-I Responder las siguientes preguntas: ¿En qué consiste el proceso de Lixiviación? ¿En qué consiste el proceso de flotación? ¿Qué aplicación se le da al SO2 generado en la tostación? ¿Qué es la presas de jales y en qué porcentaje se recupera el agua? ¿Qué se da lugar en la planta ESDE? En la electrorefinación ¿De qué material es el catodo ?

58. METALÚRGIA EXTRACTIVA DEL ZINC ( hidrometalúrgia )

59. Las materias primas utilizadas en el procesamiento del cinc por hidrometalurgia son: Minerales sulfurados: frecuentemente son mezclas de sulfuros de cinc y hierro, combinados con compuestos de otros diferentes elementos. El mineral más importante es la esfalerita o blenda ( ZnS ). Minerales oxidados: Smithsonita (esmitsonita): carbonato de cinc (ZnCO3). - Hemimorfita (calamina): silicato de cinc (4ZnO·2SiO2·2H2O). - Cincita : óxido de cinc ( ZnO ). - Franklinita : óxido mixto de hierro y cinc (ZnO·Fe2O3). Las menas más comúnmente utilizadas como fuente de cinc son la esmitsonita y la esfalerita o blenda. MATERIA PRIMA

60. Proceso de producción del Zinc

61. Preparación de los minerales Las menas de cinc, principalmente la blenda, se someten a una serie de etapas de preparación de los minerales: Trituración y molienda: T iene como objetivo la reducción del tamaño de partícula del mineral. Concentración: T iene como objetivo la concentración del mineral en el caso de menas mixtas. La concentración de menas se realiza mediante la técnica de flotación, obteniéndose el concentrado de cinc Preparación de los minerales

62. Extracción del cinc El proceso hidrometalúrgico de extracción del cinc a partir de los minerales se realiza mediante las siguientes etapas consecutivas: Tostación: los minerales sulfurados, como es el caso de la blenda, se someten a una tostación oxidante de modo que el contenido metálico de la mena pueda ser recuperado fácilmente. Esta conversión del sulfuro de cinc ( ZnS ) en óxido de cinc ( ZnO ) se exige puesto que el sulfuro no se ataca con facilidad por ácidos o bases. Si el contenido de hierro es alto en la blenda, la formación de ferrita de cinc, ZnO·Fe2O3, es inmediata y completa.

63. Lixiviación: Tiene por objetivo disolver el tostado de la blenda, el óxido de cinc, ZnO (s) (calcina), en una disolución diluida de ácido sulfúrico (100- 150 g/l), formando una disolución de sulfato de cinc (ZnSO4); esta concentración de ácido sólo permite disolver el ZnO , quedando las ferritas formadas en la tostación, ZnO·Fe2O3, inatacadas . Para mejorar la recuperación del cinc y evitar así pérdidas de metal se efectúa la lixiviación ácida en caliente (90-95°C) durante 2-4 horas. Bajo estas condiciones no solo se disuelve el cinc sino también el hierro asociado a la ferrita de cinc ( franklinita ), obteniéndose una disolución rica en cinc que contiene entre 15-30 g/l de hierro (principalmente en forma férrica) que debe ser eliminado de la misma.

64. Neutralización y precipitación de hierro: T iene por objetivo precipitar el hierro, con el que coprecipitan impurezas como el As, Sb y Ge. También se coprecipitan sílice coloidal e hidróxido de aluminio. La precipitación de Fe +3 se efectúa como jarosita , M2Fe6(SO4)4(OH)12 (donde M = Pb, Na , K, NH4) o como goetita , FeOOH .

65. Tiene por objetivo eliminar algunos elementos presentes en la disolución obtenida en la etapa anterior, los cuales están en forma de sulfato metálico en la disolución. Dicha eliminación se realiza con la adición de cinc en polvo. Por medio de esta adición precipitan metales como Cu, Co, Cd, Ni, As, Sb y Ge. Esto es posible debido a la cementación de los mencionados metales por el cinc, que es menos noble que ellos. Purificación:

66. Una vez purificada la disolución, ésta se pasa a la instalación de electrólisis para la recuperación metálica. La disolución resultante se electroliza en grandes plantas con cátodos de aluminio y ánodos inertes de plomo-plata. Finalizada la electrólisis se extrae cinc sólido del 99,99% de pureza. Esta última electrólisis tiene elevado coste energético. Electrólisis:

67. FUSIÓN DEL ZINC

68. Comparación del procesamiento por hidrometalurgia de cobre y cinc En la Tabla 1 puedes ver una comparación del procesamiento por hidrometalurgia del cobre y el cinc. Respecto a los minerales metálicos, para la obtención del cobre por hidrometalurgia se parte de minerales oxidados, mientras que en el caso del cinc se parte tanto de minerales sulfurados como de minerales oxidados.

69. PROPIEDADES DEL Z INC El zinc ( Zn ) puro es un metal cristalino, insoluble en agua caliente y fría, y soluble en alcohol, en los ácidos y en los álcalis. Es extremadamente frágil a temperaturas ordinarias, pero se vuelve maleable entre los 120 y los 150 °C, y se lamina fácilmente al pasarlo entre rodillos calientes. No es atacado por el aire seco, pero en aire húmedo se oxida, cubriéndose con una película carbonada que lo protege de una posterior corrosión. Tiene un punto de fusión de 420 °C, un punto de ebullición de 907 °C y una densidad relativa de 7,14. Su masa atómica es 65,38. Ánodos de Zn

70. Símbolo químico Zn Número atómico 30 Aspecto azul pálido grisáceo Densidad 7140 kg/m3 Masa atómica 65.409 u Estados de oxidación 2 Óxido anfótero Estructura cristalina hexagonal Estado sólido Punto de fusión 692.68 K Punto de ebullición 1180 K Electronegatividad 1,6 Calor específico 390 J/(K·kg) Conductividad eléctrica 16,6·106S/m Conductividad térmica 116 W/(K·m) Ánodos de Zn

71. USOS DEL ZINC El zinc se utiliza principalmente como un agente anti-corrosivo en productos de metal. Se utiliza en el proceso de galvanización. La galvanización es el proceso de recubrir materiales ferrosos con Zn en estado líquido. Aproximadamente la mitad del zinc que se usa en el mundo es para galvanización. La galvanización se utiliza para fabricar tela metálica, barandillas, puentes colgantes, postes de luz, techos de metal, intercambiadores de calor y carrocerías de coches. El zinc se usa como un ánodo en otros metales, en particular los metales que se utilizan en trabajos eléctricos o que entran en contacto con agua de mar. También se utiliza para el ánodo en las baterías. En pilas de zinc y carbono se utiliza una lámina de este metal. El zinc es aleado con cobre para crear latón. El latón se utiliza una amplia variedad de productos tales como tuberías, instrumentos, equipos de comunicaciones, herramientas y válvulas de agua. También se utiliza en aleaciones con elementos como el níquel, el aluminio (para soldar) y el bronce.

72. ACTIVIDAD DE CLASE Ver el siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=DZ0cb5SN1L4 Responda las siguientes preguntas ¿Qué otros metales se pueden producir en una refinería de Zinc ¿Qué etapa le sigue a la electrólisis y de que pureza se produce el Zinc? ¿Qué aplicaciones importantes tiene el Zinc?

73. CONCLUSIONES 03 02 01 La diferencia entre ambos procesos es que el proceso por pirometalurgia se realiza por vía seca a altas temperaturas, mientras que el proceso por hidrometalurgia se realiza por vía húmeda a bajas temperaturas. En este documento vamos a ver la extracción de metales por hidrometalurgia. La extracción de los metales a partir de los minerales puede realizarse de dos formas: 1) proceso por pirometalurgia y 2) proceso por hidrometalurgia Respecto a los minerales metálicos, para la obtención del cobre por hidrometalurgia se parte de minerales oxidados, mientras que en el caso del cinc se parte tanto de minerales sulfurados como de minerales oxidados.

74. REFERENCIAS Libro de consulta