Influencia de la concentración del ácido cítrico y pH en la lixiviación de copelas usadas, la densidad de corriente y distancia de electrodos en la electrodeposición del plomo lixiviado

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(1)Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA. ría. Q. uí m. ica. ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA. ie. INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DEL ÁCIDO CÍTRICO Y pH EN LA. en. LIXIVIACIÓN DE COPELAS USADAS, LA DENSIDAD DE CORRIENTE Y DISTANCIA DE ELECTRODOS EN LA ELECTRODEPOSICIÓN DEL PLOMO. In g. LIXIVIADO TESIS. PARA OPTAR EL TÍTULO DE:. de. INGENIERO QUÍMICO. Br. RIVERA BLAS IVAN RICARDO. ca. AUTORES:. Br. YBAÑEZ ORDONIO CRISTINA JANET. Bi b. lio te. ASESOR:. DR. WILSON REYES LAZARO. TRUJILLO – PERÚ 2016. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Señores Catedráticos Miembros Del Jurado:. ría. Q. PRESENTACIÓN. ie. De conformidad por lo dispuesto en el Reglamento de Grados y Títulos de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química de la Universidad. criterio. el presente. trabajo. In g. elevado. en. Nacional de Trujillo, nos es honroso presentar a consideración de vuestro intitulado:. CONCENTRACIÓN DEL ÁCIDO CÍTRICO Y pH. “INFLUENCIA. DE. LA. EN LA LIXIVIACIÓN DE Y DISTANCIA DE. de. COPELAS USADAS, LA DENSIDAD DE CORRIENTE. ELECTRODOS EN LA ELECTRODEPOSICIÓN DEL PLOMO” para su. ca. evaluación y dictamen respectivo, a efecto de obtener el título de Ingeniero. Trujillo, 5 de Septiembre del 2016. Bi b. lio te. Químico.. Br. RIVERA BLAS IVAN RICARDO Br. YBAÑEZ ORDONIO CRISTINA JANET ii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Facultad de Ingeniería Química. uí m. Escuela Académico Profesional de Ingeniería Química. en. ie. ría. Q. JURADO CALIFICADOR. Dr. Mario Alva Astudillo. Mg. Henry Esquerre Pereyra Secretario. Bi b. lio te. ca. de. In g. Presidente. Dr Wilson Reyes Lázaro Asesor. iii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. uí m. DEDICATORIA. Esta tesis se la dedico a mi Dios quién supo guiarme por el buen camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se. Q. presentaban, enseñándome a encarar las adversidades sin perder nunca la. ría. dignidad ni desfallecer en el intento.. ie. A mi familia quienes por ellos soy lo que soy.. en. Para mis padres por su apoyo, consejos, comprensión, amor, ayuda en los. In g. momentos difíciles, y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos.. de. A mi hermano por estar siempre presente, el cual es el motor que me impulsa a seguir avanzando en la vida y mi sobrina quien es la alegría de mi existencia.. ca. Para mi novia, por ser mi inspiración, por estar a mi lado y llenar mi vida de. Bi b. lio te. felicidad.. Bach. Rivera Blas Ivan Ricardo iv Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. uí m. DEDICATORIA. Q. Dedico a Dios, ya que gracias a él he logrado concluir mi carrera profesional, a. ría. mis padres, por su amor, trabajo, sacrificios y que siempre estuvieron a mi lado brindándome su apoyo y consejos para hacer de mí una mejor persona, a mi. ie. hermana Diana que siempre me hace reflexionar sobre las cosas y mostrarme lo. en. importante que soy para su vida y a mi hermanito Kevin por ser mi fuente de. In g. inspiración para seguir superándome y ser un ejemplo para él. Para mi novio, por ser mi ayuda idónea y apoyarme siempre a desarrollar con. Bi b. lio te. ca. de. éxito mis objetivos y metas.. Bach. Ybañez Ordonio Cristina Janet. v Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. Q. AGRADECIMIENTO. A todos los docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Química de la. ie. Universidad Nacional de Trujillo, en especial a todos aquellos que con su. en. enseñanza y amistad lograron formarnos profesionalmente.. In g. Al asesor Dr. Wilson Reyes Lázaro, quién con su vasta experiencia supo orientarnos en la consecución de nuestro trabajo de tesis; y por brindarnos su. Los Autores.. Bi b. lio te. ca. de. apoyo incondicional y amistad.. vi Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. INDICE PRESENTACION ................................................................................................ ii. uí m. DEDICATORIA ................................................................................................... iv AGRADECIMIENTO ........................................................................................... vi RESUMEN ........................................................................................................ xii. Q. ABSTRACT ...................................................................................................... xiii. ría. CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN........................................................................ 01 1. Antecedentes bibliográficos.......................................................................... 02. ie. 2. Marco Teórico .............................................................................................. 04. en. 2.1. Fire Assay ............................................................................................. 04. In g. 2.2. El Plomo ................................................................................................ 04 2.2.1 Definición ...................................................................................... 04 2.2.2. Propiedades Físicoquímicas ....................................................... 04. de. 2.2.3. Características del plomo ............................................................ 05 2.2.4. Usos y Aplicaciones .................................................................... 05. ca. 2.2.5. Toxicidad y Peligro ...................................................................... 06. lio te. 2.3. Copela ................................................................................................... 07 2.4. Lixiviación.............................................................................................. 07 2.4.1. Tipo de Lixiviación ....................................................................... 07. Bi b. 2.5. Parámetros de operación de un Proceso de Lixiviación ...................... 09 2.5.1. Granulometría ............................................................................. 09 2.5.2. Tiempo de lixiviación ................................................................... 10 2.5.3. pH de lixiviación .......................................................................... 10. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.5.4. Selección de un Método de Lixiviación........................................ 11 2.6. Ácido Cítrico .......................................................................................... 13. ica. 2.6.1. Características ............................................................................ 13 2.6.2. Producción de Ácido Cítrico ........................................................ 14. uí m. 2.6.3. Aparición ..................................................................................... 15 2.6.4. Aplicación .................................................................................... 16 2.7. Principios de Electrolisis........................................................................ 16. Q. 2.7.1. Teoría de disociación Electrolítica de Arrhenius .......................... 17. ría. 2.7.2. Ley de Faraday ........................................................................... 17 2.8. Parámetros de Operación de un Proceso de Electrodeposición ........... 18. ie. 2.8.1. Densidad de Corriente................................................................. 18. en. 2.8.2. Agitación ...................................................................................... 19. In g. 2.8.3. Temperatura ................................................................................ 19 2.9. Celda Electrolítica ............................................................................... 20 2.10. Consideraciones Termodinámicas de un Proceso Electrolítico........... 20. de. 3. Problema ...................................................................................................... 24 4. Hipótesis....................................................................................................... 24. ca. 5. Justificación .................................................................................................. 24. lio te. 6. Objetivos ...................................................................................................... 25 CAPÍTULO II: MATERIALES Y METODO ........................................................ 26. Bi b. 2.1. Materiales.............................................................................................. 26 2.1.1. Materiales de estudio .................................................................. 26 2.1.2. Materiales de laboratorio ............................................................. 26 2.1.3. Reactivos ..................................................................................... 27 2.1.3. Equipos ....................................................................................... 27. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.2. Método ................................................................................................. 28. ica. 2.2.1. Metodología Experimental ........................................................... 28 2.2.2. Procedimiento Experimental ........................................................ 31. uí m. CAPÍTULO III: RESULTADOS ......................................................................... 35 CAPÍTULO IV: DISCUSIÓN ............................................................................. 44. CAPITULO V: CONCLUCIONES ..................................................................... 47. Q. CAPITULO V: RECOMENDACIONES ............................................................. 49. ría. CAPITULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS….....……………………….50. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ANEXOS ......................................................................................................... 54. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. INDICE DE TABLAS. ica. Tabla 1.1: Propiedades físico químicas del plomo ........................................... 04. Tabla 1.2: Comparación de los distintos métodos de lixiviación....................... 12. uí m. Tabla 1.3: Propiedades físico química de Ácido Cítrico ................................... 14 Tabla 2.1: Niveles de variabilidad de concentración y pH .............................. 28. Q. Tabla 2.2: Diseño Experimental 32 x 2 para él % de Extracción Recuperación de. ría. Pb ………….………………………….………………………………….29 Tabla 2.3: Niveles de las variables de densidad de corriente y distancia de. ie. electrodos …………………………….…………………………………30. en. Tabla 2.4: Diseño Experimental 32x2 para él % de Recuperación de Pb depositado ....................................................................................... 30. In g. Tabla 2.5: Gramos de Ac. Cítrico para preparar 1000 mL de Solución a diferentes concentraciones .............................................................................. 31. de. Tabla 2.6: Promedio en ml de NaOH agregados según el pH ......................... 32 Tabla 3.1: Parámetros del proceso de lixiviación y electrodeposición de. ca. plomo............................................................................................... 36. lio te. Tabla 3.2: Análisis por Absorción Atómica en% de extracción de Pb .............. 37 Tabla 3.3: Análisis de Electrodeposición del Pb ............................................... 40. Bi b. Tabla 3.4: Análisis de varianza para él % de Extracción de Pb a diferentes pH y concentraciones de Ácido cítrico ……………………………………. 42. Tabla 3.5: Análisis de varianza para él % de Extracción de Pb a diferentes densidades de corriente y distancia de electrodos……………..……43. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1: Diagrama de Pourbaix para el sistema Pb-H2O a 25°C................. 11. uí m. Figura 2.1: Diagrama de bloques del proceso de lixiviación y electrodeposición. de plomo. ......................................................................................... 34. Q. Figura 3.1: Variación del % de extracción de Pb promedio en función del pH . 38 Figura 3.2: Variación del % de extracción de Pb promedio en función de la. ría. concentración del ácido cítrico [M] ................................................ 38 Figura 3.3: % de Extracción promedio de plomo en función del pH a diferentes. ie. niveles de concentración de ácido cítrico [M] ................................. 39. en. Figura 3.4: % de Extracción promedio de Pb en función de la concentración de. In g. ácido cítrico [M] a diferentes niveles de pH ................................... 39 Figura 3.5: Variación del % de recuperación promedio en función de la distancia ........................................................................................ 41. de. Figura 3.6: Variación del % de recuperación promedio en función de la densidad de corriente [A/m2] ........................................................ 41. ca. Figura 3.7: % de recuperación de Pb promedio en función de la densidad de. Bi b. lio te. corriente [A/m2] a diferentes niveles de distancia .......................... 42. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ica. RESUMEN. uí m. El presente estudio tuvo por finalidad investigar la Influencia de la concentración. del ácido cítrico y pH en la lixiviación de copelas usadas, densidad de corriente y distancia de electrodos en la electrodeposición del plomo lixiviado, los. Q. parámetros utilizados con lo cual se logró obtener un alto porcentaje de. ría. extracción fueron: concentración de ácido cítrico 1M, pH 5, densidad de corriente 90 A/m2 y distancia de electrodos 1cm ; cada prueba se realizó con 5 gr de. ie. muestra, granulometría malla -140, velocidad de agitación de 220 rpm, tiempo. en. de agitación de 2 horas y media, 200 mL de solución lixiviante, tiempo de. In g. electrolisis de 1 hora a condiciones ambientales, todos estos parámetros mencionados género como resultado óptimo un 96.40 %, este trabajo de investigación presenta cuatro variables con tres niveles cada uno , concentración. de. de ácido cítrico: 0.2, 0.5, 1M; pH: 4, 5, 6; densidad de corriente: 30, 60, 90 A/m2; y distancia de electrodos: 1, 2, 3 cm; después de la comparación de los. ca. resultados obtenidos en el análisis de varianza, con un nivel de confianza de. lio te. 95%, demostró que las cuatro variables de estudio influyen significativamente, y que sus interacciones también tienen diferencia significativa sobre la extracción. Bi b. de plomo.. Palabras claves: copelas, lixiviación por agitación, pH, plomo, electrolisis, plomo.. vii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. uí m. ABSTRACT. This study aimed to investigate the influence of the concentration of citric acid. Q. and pH in the leaching of crucibles used, current density and electrode distance in the electrodeposition of leached lead, the parameters used thereby managed. ría. to get a high percentage extraction were: 1M citric acid concentration, pH 5, current density 90 A / m2 and 1cm electrode distance; each test was performed. ie. with 5 g of sample, -140 mesh particle size, stirring speed of 220 rpm, stirring. en. time of 2 hours, 200 mL of leaching solution, electrolysis time of 1 hour at ambient. In g. conditions, these parameters mentioned generated as optimum results in a 96.40%, this research work has four variables with three levels each, citric acid concentration: 0.2, 0.5, 1M; pH: 4, 5, 6; current density: 30, 60, 90 A / m2; and. de. electrode distance: 1, 2, 3 cm; after comparing the results obtained in the analysis of variance, with a confidence level of 95%, it showed that the four variables have. ca. a significant impact study and their interactions also have significant difference. lio te. on the lead extraction.. Bi b. Keywords: cups, agitation leaching, pH, lead, electrolysis lead.. viii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) ie. ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. en. CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN El proceso de copelación es una metodología que se basa en la separación de. In g. metales base por fundición, quedando absorbido el plomo en las copelas para cuantificar así las leyes de oro y plata, generalmente en minerales. Empresas. de. mineras en el mundo buscan minimizar el impacto ambiental y de salud en las personas que generan los desechos de estos materiales contenidos con metales. ca. tóxicos como el plomo que es considerado como un residuo peligroso debido a los efectos nocivos que tiene sobre los organismos vivos y en especial en la. lio te. salud humana.. El tratamiento de los desechos que contienen plomo, se ha realizado desde. Bi b. diferentes formas en función de la naturaleza del sustrato en el que se encuentre, así como del estado final en el que se desee obtener el plomo. Existen diversos trabajos en los que se realizan lixiviaciones de concentrados de minerales en medio ácidos usando ácido nítrico, sulfúrico, a temperaturas de 1. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. moderadas a altas. Esto conlleva cierta dificultad en el manejo de los ácidos, además de que puede ser altamente contaminante y muy costoso.. ica. La investigación sobre la recuperación del plomo en los desechos de copelas. reducirá el gran impacto ambiental que estos metales nocivos están generando,. uí m. utilizando ácidos orgánicos débiles como agentes lixiviantes para extraer al. 1. ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS. Q. plomo y su posible recuperación por vía electrolítica.. ría. Los metales son materiales con múltiples aplicaciones que ocupan un lugar destacado en nuestra sociedad. Se conocen y se utilizan desde. ie. tiempo prehistórico, y en la actualidad constituyen una pieza clave en. en. todas las actividades económicas.1. Parodi en 1966, investigó respecto al “Perfeccionamiento en la calidad del. In g. plomo refinado drosado y métodos para reducir el antimonio y límites de menos de dos partes por millón”, demostrando que la densidad de. de. corriente depende de la forma del metal que se deposita en el cátodo, así como de la naturaleza y cantidad del metal y del anión formados en los. ca. electrodos.2. lio te. Ariza en 2006, determinó el comportamiento de la extracción de Ni, Co, Fe, Mn por lixiviación de colas del proceso carbonato amoniacal,. Bi b. aplicando para ello cuatro ácidos orgánicos: ácido cítrico, oxálico, acético y tartárico. La mejor extracción la obtuvo utilizando el ácido cítrico, con 77.4 % de extracción de Ni, 82.2% de Co, 65.7% de Fe y 77.5% de Mn. 3 Alvarado (2010), investigó. la “Recuperación de plomo a partir de. materiales de desecho provenientes de análisis de materiales por vía 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. seca”, el cual demostró que es posible proponer un sistema de recuperación de plomo a partir de los desechos de análisis por vía seca,. Lingan y Lucano (2014), investigaron la. ica. mediante un proceso de lixiviación con citrato a temperatura ambiente. 4 “Influencia del pH y la. uí m. concentración del ácido cítrico en la lixiviación por agitación de minerales. oxidados de cobre tipo crisocola del distrito de Salpo- La Libertad”,. Q. llegando a determinar que el pH del ácido cítrico y la granulometría influyen en la extracción de cobre.5. ría. Cledwyn T. (2014), investigó la “Recuperación de plomo de copelas por. ie. un proceso simultaneo de lixiviación con ácido metanosulfónico y. en. electrodeposición”, obteniendo buenos resultados.6 De los estudios anteriores se concluye que es posible extraer metales. In g. mediante lixiviación usando soluciones extractivas de ácidos orgánicos, dentro de ellos el ácido cítrico, por lo que, en la presente tesis se pretende. de. obtener cantidades apreciables de plomo, a partir de soluciones a diferente pH y concentraciones. de ácido cítrico y la posterior. ca. recuperación de plomo de las soluciones extractivas vía electrolítica, estableciendo las variables como densidad de corriente, distancia entre. lio te. electrodos, tipo de electrodos y temperatura, logrando de esta manera darle un mejor valor agregado a los desechos de plomo de los residuos. Bi b. de las copelas usadas, evitando la emisión de estos residuos al medio ambiente y el probable impacto que ocasionaría.. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2. MARCO TEÓRICO 2.1.. FIRE ASSAY. ica. Laboratorios metalúrgicos en el Perú como es el de Impala Terminals, usan el método de ensayo por vía seca (Fire Assay). uí m. para determinar leyes de oro y plata, usando en una de sus etapas materiales compuestos de magnesita (copelas) donde el régulo. compuesto por oro, plata y plomo es fundido en las copelas. EL PLOMO. ie. 2.2.. ría. plomo absorbido en las copelas. 7. Q. obteniéndose un botón llamado dore (oro y plata), quedando el. 2.2.1. Definición. en. El plomo del latín plumbum, es el elemento químico de. In g. número atómico 82 cuyo símbolo es Pb. Se encuentra en la naturaleza generalmente como Galena (PbS), Cerusita. de. (PbCO3) y Anglesita (PbSO4)8. 2.2.2. Propiedades físicoquímicas. ca. Tabla 1.1. Propiedades físicoquímicas del plomo. PLOMO. Bi b. lio te. Densidad (25°C). 11,340 kg/m3. Punto de fusión (1atm.). 328.46 °C. Punto de ebullición (1atm.). 1749.85 °C. Electronegatividad. 2.33 (Pauling). Calor específico. 129 J/(kg·K). Conductividad eléctrica. 4.81 × 106 m-1·Ω-1. Conductividad térmica. 35.3 W/(m·K). Fuente: Chang R. (2010) 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.2.3. Características del plomo  Es un metal de color gris azulado.. ica.  Extremadamente maleable.  Muy buena resistencia a la corrosión.. uí m.  No requiere mantenimiento alguno o limpieza.  Reciclable 100% sin límites de ciclos..  Es. compatible. con. otros. Q.  Se suelda bien.. metales. habitualmente. ría. empleados en la construcción, como el acero y el. ie. aluminio el zinc y el cobre.10 2.2.4. Usos y aplicaciones. El plomo y el dióxido de plomo se utilizan para baterías. en. . . In g. de automóviles.. Se utiliza para fontanería, aparatos químicos y. de. municiones. . Se emplea para la insonorización de máquinas, pues es. ca. muy efectivo en la absorción del sonido y de vibraciones.. Bi b. lio te. . . Se usa como blindaje para la radiación en reactores nucleares y en equipos de rayos X. Aleado con el estaño se utiliza en la soldadura y revestimiento de los tanques de gasolina de los automóviles. 11. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.2.5. Toxicidad y peligró El plomo es un metal tóxico presente de forma natural en la. ica. corteza terrestre. Su uso generalizado ha dado lugar en muchas partes del mundo a una importante contaminación. uí m. del medio ambiente, un nivel considerable de exposición humana y graves problemas de salud pública.. destacan. la explotación. Q. Entre las principales fuentes de contaminación ambiental minera,. la metalurgia,. las. ría. actividades de fabricación y reciclaje.. ie. Las personas pueden verse expuestas al plomo en su. en. puesto de trabajo o en su entorno, principalmente a través de la inhalación de partículas de plomo generadas por la. In g. combustión de materiales que contienen este metal (por ejemplo, durante actividades de fundición, reciclaje en. de. condiciones no seguras o decapado de pintura con plomo, o al utilizar gasolina con plomo); otra forma de. ca. contaminación es la ingestión de polvo, agua o alimentos. tuberías de plomo o alimentos envasados en recipientes con esmalte de plomo o soldados con este metal).12. Bi b. lio te. contaminados (por ejemplo, agua canalizada a través de. 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.3.. COPELA Crisol de paredes porosas, para ensayar o purificar minerales.. magnesita (MgO) calcinado en alta pureza.13. ica. Algunas copelas son elaboradas con hueso calcinado o con. uí m. Las copelas son usadas en el proceso de copelación en el análisis de ensayo al fuego por su capacidad de absorber al plomo y. Q. sostener a los metales nobles sobre su superficie permitiendo así. 2.4.. ría. determinar las leyes de oro y plata de un mineral14. LIXIVIACIÓN. ie. La palabra lixiviación procede del latín Lixivia que significa lejía,. en. éste término se usa para describir el proceso mediante el cual se lava una sustancia pulverizada con el objetivo de extraer de ella. In g. las partes que resulten solubles.15 2.4.1. Tipo de lixiviación. de. A) Lixiviación en botaderos La lixiviación en botaderos consiste en el tratamiento de. ca. minerales de baja ley, bajo la ley de corte, económica para. Bi b. lio te. la planta principal, conocidos como estéril mineralizado o marginal. Estos marginales se acumulan normalmente en cañones o quebradas cercanas a la mina. Alcanzan alturas de 100 metros o más y el sustrato basal no siempre es el más adecuado para recoger soluciones, sin embargo se le aplica solución en la parte superior y colectándose en unas piscinas de intersección en la roca impermeable más. 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. próxima. El método requiere poco capital de inversión y operación. Sin embargo, se obtienen recuperaciones bajas. ica. y la cinética es lenta (años).. uí m. B) Lixiviación en pilas. La lixiviación en pilas se aplica a minerales de altas leyes,. Q. que no presentan problemas de extracción. Las pilas se. ría. cargan habitualmente entre 2 y 11 metros de altura, sobre un sustrato impermeable, normalmente protegido con una. ie. membrana de plástico de tipo polietileno de alta densidad. en. (HDPE), las soluciones se distribuyen por medio de goteros.. In g. C) Lixiviación por percolación o bateas. La lixiviación en bateas, vat leaching, consiste en circular. de. una solución, a través de un lecho de mineral, previamente triturado, el proceso dura entre 2 y 14 días, con. ca. recuperaciones hasta del 90 %. El proceso de percolación. Bi b. lio te. se realiza normalmente en contracorriente.. D) Lixiviación por agitación Requiere. que. el. mineral. esté. finamente. molido,. aumentando el área expuesta, se utiliza para minerales no porosos o que produzcan muchos finos, se aplica a minerales de leyes altas, que justifican la molienda, a. 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. cambio de una mayor recuperación y de un menor tiempo de proceso.. ica. a. Ventajas de la lixiviación por agitación Mayores recuperaciones, cinética de extracción más rápida,. uí m. automatización, se minimiza problemas de finos. b. Desventajas de la lixiviación por agitación. Q. Altos costos de inversión y operación, requiere molienda. ría. clasificación y separación sólido-líquido.. ie. c. Variables del proceso de lixiviación por agitación.. en. Granulometría, concentración de ácido en la solución de ácido, tiempo de lixiviación, mineralogía del mineral,. In g. temperatura, velocidad de agitación, pH.16. PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE UN PROCESO DE. de. 2.5.. LIXIVIACIÓN. ca. 2.5.1. Granulometría. Bi b. lio te. El grado de molienda debe ser lo suficiente para exponer, por lo menos parcialemente, la superficie del metal valioso a la acción de la solución lixiviante. Deberá considerarse un tamaño tal que no contenga un exceso de gruesos. (>2mm) que produzcan un problema de agitación (embarcamiento, aumento en la potencia del agitador) y que por otra parte, no contenga un exceso de finos (<75 micrones), que dificulten la separación solido – liquido posterior de la pulpa 9. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. lixiviada. Para disminuir el consumo de energía por concepto de molienda y los costos de filtración y. mayor tamaño que la operación lo permita.. uí m. 2.5.2. Tiempo de lixiviación. ica. decantación, la agitación se deberá tratar de realizarla al. La economía del proceso de lixiviación es función del grado. Q. de disolución o porcentaje de extracción del mineral valioso.. ría. Sin embargo, esto no es tan importante como el tiempo. 2.5.3. pH de lixiviación. ie. necesario para una extracción aceptable.. en. El pH juega un papel muy importante en la lixiviación, en la fig. 1.1 se observa el diagrama de Pourbaix para el sistema. In g. Pb-H2O, el cual indica la estabilidad de las especies del plomo en el agua. La especie de plomo libre (Pb 2+). de. predomina para valores de pH inferiores a 5.5 y potenciales mayores a -0.24 V, al disminuir el potencial se presenta. ca. plomo metálico. Un aspecto importante es que al aumentar. por lo que una lixiviación a estas condiciones es poco probable.. Bi b. lio te. el pH más allá de 5.5, se observa la formación de un sólido,. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ie. Figura 1.1 Diagrama de Pourbaix para el sistema Pb-H2O a. en. 25°C. In g. Fuente: HSC Chemistry. de. 2.5.4. Selección de un método de lixiviación Los distintos métodos de lixiviación que se han visto. ca. presentan condiciones operacionales y de inversión que. Bi b. lio te. hacen que su aplicación sea muy diversa, adaptándose así a diferentes condiciones y/o exigencias externas de gran variabilidad. En Tabla 1.2 se presenta una comparación resumida de los parámetros de operación aplicados a estos métodos.. 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Tabla 1.2 Comparación de los distintos métodos de lixiviación Rango de aplicación y resultados. Método alternativo de lixiviación En pilas. Por percolación. Por agitación. Ley de los minerales. Muy baja ley. Ley baja a mediana. Ley mediana a alta. Ley mas bien alta. Tonelaje tratado ton/día. Solo grandes tonelajes. Amplio grande a pequeño. Está limitado, por instalaciones existentes, no es flexible. Limitado por molienda. Inversiones de Capital. Menores. Medianas. Media a alta. Granulometría. Tal como sale de la mina. Chancado hasta muy fino. Chancado medio a fino. Molienda fina en húmedo. Recuperaciones típicas. 40 a 60%. 70 a 85%. 70 a 85%. 80 a 95%. Tiempo de tratamiento. De 1 a varios años. De 1 a varios meses. De 1 a 2 semanas. De 6 a 24 horas. Calidad de soluciones. Diluidas. Diluidas a medias. Medias a concentradas. Medianas. (2 a 7 g/l). (10 a 20 g/l). Recuperación en función del tipo de mineralogía. Bloqueo por finos/arcillas. Recuperación incompleta. de. Problemas principales en su Aplicación. Reprecipitación Fe y Cu. ca. Canalizadores Pérdidas de evaporación. Pérdidas por infiltración. Soluciones son diluidas. Bi b. lio te. uí m. Q. ría. ie. en. In g. (1 a 2 g/l). Requiere de grandes áreas Canalizadores Reprecipitación es por pH Evaporación puede ser alta. ica. En botaderos. Mayor inversión inicial Manejo de minerales Necesidad de control permanente y continuo. Mas bien altas. (5 a 15g/l) Molienda es cara Lavado o filtrado en contracorriente Tanque de relaves Inversión es alta Suele requerir mas aguas Control sofisticado Proceso es rápido. Personal debe estar muy bien entrenado. Fuente: Domic E.2001 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.6.. ACIDO CÍTRICO 2.6.1. Características. ica. Es un ácido orgánico débil con fórmula C6H8O7. Es un conservante natural que se utiliza para añadir un sabor. uí m. ácido o agrio, a los alimentos y refrescos. 17. A temperatura ambiente, el ácido cítrico es un polvo. Q. cristalino de color blanco. Puede existir ya sea en una forma anhidra o como un monohidrato. La forma anhidra cristaliza. ría. en agua caliente, mientras que la forma mono hidrato en. ie. agua fría. El monohidrato se puede convertir en la forma. en. anhidra por calentamiento por encima de 78 C. El ácido. Bi b. lio te. ca. de. In g. cítrico también se disuelve en etanol absoluto a 15 ° C.18. 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Tabla 1.3. Propiedades Físico Químicas del ácido cítrico ÁCIDO CÍTRICO21 C6H8O7. Peso molecular. 192.14 g/mol. Apariencia. Polvo o cristales ortorrómbicos transparentes. Punto de fusión. 153 ºC. Densidad específica. 1.665 g/cm3 a 20 ºC. Solubilidad en agua. 3.83 X 105 mg/L a 25 ºC (59.2% a 20 ºC). Soluble en etanol. Muy soluble. Soluble en éter. Soluble. Acetato de etilo. Soluble. uí m. Q ría. 1.7 X 10-8 mm de Hg a 25 ºC (valor estimado). en. Presión de vapor. ie. Insoluble en benceno y No cloroformo. ica. Fórmula química. In g. Constante de la ley de 4.3 X 10-14 atm m3/mol a 25 ºC Henry. de. Fuente: Chang R. (2010). 2.6.2. Producción de ácido cítrico. ca. Es producido mediante fermentación, que puede llevarse a. Bi b. lio te. cabo en tanques profundos (fermentación sumergida, que es el método más común) o en tanques profundos (fermentación. de. superficie). usando. carbohidratos. naturales, tales como azúcar y dextrosa como sustratos, y Aspergillus niger como organismo de fermentación. El proceso de obtención tiene varias fases como la preparación del sustrato, la fermentación aeróbica de la. 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. sacarosa por el Aspergillus, la separación del ácido cítrico del sustrato por precipitación al añadir hidróxido de calcio.. ica. La eliminación de impurezas se realiza con carbón activado o resinas de intercambio iónico, se continúa con la. uí m. cristalización del ácido cítrico, el secado o deshidratación y el empaquetado del producto.. Q. Antes del proceso de fermentación, el ácido cítrico se aisló a partir de frutas cítricas. El jugo fue tratado con cal para. ría. formar el citrato de calcio precipitado, el cual se aisló y. ie. convertido de nuevo al acido.. en. En el año 2007, la producción anual del mundo era aproximadamente 1.6 millones de tonelada. Más del 50%. In g. este volumen es producido en China. Más del 50% se utiliza como acidulante en bebidas, alrededor de un 20 % en otras alimentarias,. 20%. para. aplicaciones. de. aplicaciones. detergentes y 10% para las aplicaciones relacionadas,. ca. distintos de alimentos, tales como cosméticos, productos. lio te. farmacéuticos y en la industria química.. Bi b. 2.6.3. Aparición El ácido cítrico existe en más de una variedad de frutas y verduras, especialmente cítricos. Limones y limas tienen particularmente altas concentraciones de ácido, sino que puede constituir tanto como el 8% del peso en seco de estos frutos. Las concentraciones de ácido cítrico de las frutas cítricas rango de 0.005 mol/L para las naranjas y pomelos a 15. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 0.30 mol/L de limones y lima. Dentro de las especies, estos valores varían dependiendo de la variedad y de las. ica. condiciones en que se cultiva la fruta. 2.6.4. Aplicación. uí m. El uso predominante de ácido cítrico es como un. condimento y conservante en alimentos y bebidas, bebidas. Q. especialmente suaves. Las sales de citrato de varios metales se utilizan para entregar los minerales en una. ría. forma biológicamente disponible en muchos suplementos. ie. dietéticos. Las propiedades tamponantes de citratos se. en. usan para controlar el pH en productos de limpieza y. In g. productos farmacéuticos. 19. PRINCIPIOS DE ELECTRÓLISIS. de. Cuando se aplica una diferencia de potencial a soluciones de ácidos, bases o sales, o a ciertas sustancias en estado de fusión,. ca. la conducción eléctrica se presenta acompañada por cambios de. lio te. naturaleza química o física. El proceso se conoce con el nombre de electrolisis por el hecho de que los productos de la reacción. Bi b. química que lo acompañan aparecen separados uno del otro en láminas conductoras o electrodos, a través de las cuales la corriente entra o sale del líquido o electrolito.20. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 2.6.5. Teoría de disociación electrolítica de Arrhennius Según Arrhenius, cuando un ácido, base o sal se disuelve. ica. en el agua, el trabajo fijo de disolución provoca la división. de las moléculas de las sustancias en dos partes, cada una. uí m. con cargas opuestas produciéndose un equilibrio químico entre las moléculas no disociadas y las disociadas.. Q. Los equivalentes electroquímicos son proporcionales a los. ría. equivalentes químicos que son conocidos para todas las sustancias por lo que se puede determinar qué cantidad de. 1.4.. Se. detallan. las. constantes químicas. y. en. tabla. ie. la sustancia se separaría en un electrodo por A-h, en la. In g. electroquímicas de los metales. 2.6.6. Ley de Faraday. El principio fundamental de la electrólisis es la conocida ley. de. de Faraday la que se puede expresar mediante los. ca. siguientes enunciados:. Bi b. lio te. 1. La cantidad de cualquier elemento (radical o grupo de elementos) liberados ya sea en el cátodo o en el ánodo durante la electrólisis, es proporcional a la cantidad de electricidad que atraviesa la solución. 2. Las cantidades de elementos o radicales diferentes liberados por la misma cantidad de electricidad son proporcionales a sus pesos equivalentes. Para depositar el peso equivalente en gramos de plomo ó de cualquier 17. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. otro elemento se necesitan 96,500 C, conocido como la. PARÁMETROS DE OPERACIÓN DE UN PROCESO DE ELECTRODEPOSICION En un proceso de electrodeposición, cualquiera que sea el metal a. uí m. 2.7.. ica. constante de Faraday, equivalente a 26.8 A-h.21. depositar electrolíticamente deberá tenerse en cuenta los. Q. principales parámetros tales como:. ría. 2.7.1. Densidad de corriente. Cuando la densidad de corriente excede del valor límite. ie. para un baño dado y para una temperatura dada hay una. en. marcada tendencia en la producción de depósitos rugosos y arborescentes. Un incremento posterior en la densidad de. In g. corriente proporcionará inclusive depósitos esponjosos o quemados, los cuales contienen hidróxidos o sales básicas. de. ocluidas.. Todos estos cambios son consistentes con el hecho de que. ca. cuando se incrementa la densidad de corriente, la. Bi b. lio te. concentración de la solución disminuye, en tanto que la polarización aumenta. La densidad de corriente límite en una solución dada ha sido empleada para calcular la composición y el espesor de la película catódica y viceversa. i= I/A ……………………………………. (1). 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Donde: i= Densidad de corriente, m2/A. ica. I= Corriente eléctrica, A. uí m. A= Área de la superficie, m2. Q. 2.7.2. Agitación. La agitación de la solución produce un suministro fresco de. ría. sales o de iones metálicos al cátodo reduciendo el espesor. ie. de la película catódica y facilitando así el abastecimiento de. en. iones metálicos a la superficie catódica. También permite remover parcialmente las burbujas de hidrógeno que se. In g. forman en la superficie catódica, mejorando las condiciones para operar con altas densidades de corriente.. de. La agitación disminuye la polarización y puede reducir la potencia del depósito.. ca. 2.7.3. Temperatura. Bi b. lio te. Un incremento de la temperatura produce un aumento del tamaño de los cristales. Así también a temperaturas altas y densidades de corriente alta se producen depósitos tersos y de grano fino. La densidad de corriente elevada contrarresta el efecto de la temperatura alta. La influencia de la temperatura produce una solubilidad mayor y una disociación mayor de la sal metálica, lo que a su vez. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. proporciona una conductividad más alta de la solución. Una alta temperatura incrementa la movilidad de los iones. ica. metálicos y disminuye la viscosidad de la solución y también aumenta la conductividad de la película liquida junto al. 2.9.. uí m. cátodo.22 CELDA ELECTROLÍTICA. Q. Es un conjunto de elementos conformados por el recipiente o. ría. cuba, la solución (baño electrolítico) y los electrodos (ánodo y cátodo), donde, por acción de cierta cantidad de energía externa. ie. se produce una serie de reacciones que dan lugar a la información. en. de un recubrimiento metálico sobre el cátodo.. In g. 2.10. CONSIDERACIONES TERMODINÁMICAS EN UN PROCESO ELECTROLÍTICO. Termodinámicamente los potenciales de los electrodos simples y. de. de las celdas están determinados no solo por la naturaleza de los constituyentes electródicos, sino también por la temperatura y las. ca. actividades de las soluciones empleadas. La termodinámica define. lio te. las energías libres y los potenciales electródicos de una reacción. La ecuación de Van’t Hoff relaciona el cambio de energía libre. Bi b. estándar de (∆G°) de una reacción con la constante de equilibrio K a presión constante: ∆G°= -RTln K ……………………………………. (2). 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Donde: ∆G°= Energía libre de Gibbs estándar a cualquier temperatura.. ica. R = Constante de gases.. uí m. T= Temperatura Absoluta.. Los procesos electroquímicos salvo excepciones tienen lugar en. Q. solución, en presencia de una fase líquida y a través de iones metálicos que deben vencer una diferencia de potencial, existe. ría. entre el estado previo, en la red metálica y el final en el seno de la. ie. solución.. en. En un proceso reversible, a temperatura y presión constantes el decrecimiento de la energía libre de Gibbs está dado por el trabajo. In g. máximo útil.. -∆G=Wútil. de. Así mismo para una reacción electroquímica reversible, el trabajo. ca. efectuado está dado por: Wútil =ZFE. ∆G=-zFE…………………………………………… (3). Bi b. lio te. De donde se obtiene:. 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Donde: ∆G= Cambio de energía libre de Gibbs.. ica. z= Número de electrones transferidos.. E= Potencial electroquímico.. Q. De igual modo, la ecuación de Gibbs es:. uí m. F= Constante de Faraday.. ría. ∆G=∆G°+RTlnQ………………………………………(4). ie. ∆G= Cambio de energía libre de Gibbs.. en. ∆G°= Cambio de energía libre de Gibbs estándar.. In g. R= Constante de los gases ideales. T= Temperatura de operación.. de. Q = Cociente de reacción.. ca. Reemplazando (2) en (3) tenemos: -zFE=∆G°+RTlnQ……………………………………… (5). Bi b. lio te. Y dividiendo (4) entre –zF, se obtiene la ecuación de Nerst: RT E=E°± ( ) lnQ…………………………………………(6) zF. Donde: E=potencial de la celda. E°=Potencial estándar de celda.. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. De acuerdo a la reacción (2) se puede afirmar que: Si E>0, entonces ∆G<0, por lo tanto el proceso es. uí m. . espontáneo.. Si E<0, entonces ∆G>0, por ello, para que el proceso ocurra. Bi b. lio te. ca. de. In g. en. ie. ría. requiere de adición de energía. 23. Q. . ica. E=ΣE°cátodo- ΣE°ánodo……………………………(7). 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 3. PROBLEMA ¿Cómo influye la concentración del ácido cítrico y pH en la lixiviación de. ica. copelas usadas, la densidad de corriente y distancia de electrodos en la. uí m. electrodeposición del plomo lixiviado?. 4. HIPÓTESIS. Q.  La concentración del ácido cítrico y el pH influye favorablemente en el proceso de lixiviación de copelas usadas, por su capacidad de formar. ría. complejos estables con el plomo e impedir la formación de sólido en. La adecuada densidad de corriente y distancia de electrodos. en. . ie. la solución, respectivamente.. en el cátodo.. de. 5. JUSTIFICACIÓN. In g. favorecen en la formación y calidad del plomo electrolítico, depositado. Las copelas son desechadas por los laboratorios de metalurgia durante. ca. el proceso de fire assay de metales preciosos. Las copelas contienen plomo, que es un peligro ambiental, conocida de ahí la necesidad de. lio te. recuperarlo. Este trabajo ilustra cómo los procesos de lixiviación y extracción electrolítica se pueden combinar para producir un proceso de. Bi b. recuperación de plomo. La variación de la concentración del ácido cítrico, pH, la densidad de corriente y la distancia de electrodos, permitirá encontrar las condiciones adecuadas para la máxima recuperación del plomo.. 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. 6. OBJETIVOS. ica. Objetivo General. Evaluar la influencia de la concentración del ácido cítrico y pH en la. uí m. lixiviación de copelas usadas proveniente del análisis de Fire Assay, y el. efecto de la densidad de corriente y distancia entre electrodos en la. Q. electrodeposición del plomo lixiviado.. ría. Objetivo Específicos. ie.  Extraer el plomo de copelas usadas pulverizadas en la lixiviación. In g. cítrico y pH.. en. determinando los variables óptimos de concentración de ácido.  Obtener la densidad de corriente y distancia de electrodos adecuados en el proceso electrolítico, a partir de las soluciones. de. ácidas de lixiviación, para obtener una mayor recuperación del. Bi b. lio te. ca. plomo.. 25 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. MATERIALES. ie. 2.1.. ría. CAPÍTULO II: MATERIALES Y METODO. -. Copela.. en. 2.1.1. Materiales de estudio. In g. 2.1.2. Materiales de laboratorio LIXIVIACIÓN. 2 Pipetas graduadas de vidrio de 1mL. de. . 1 Cronómetro. . 18 Vasos de precipitación de vidrio de 500mL. . 18 Embudos de plástico de vástago largo de 500 mL. . 1 Caja de Papel filtro, cualitativo N° 12. . 1 pizeta. Bi b. lio te. ca. . ELECTRÓLISIS . 1 Celda de vidrio, 8 x 4 x 6 cm. . 1 Ánodo de grafito (varilla) 26. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) 1 Cátodo de Acero Inoxidable 7 x 8 x 0.1 cm. . 2 Cocodrilos. . 1 Termómetro, 0-100°C. . 2 Metros de cables de corriente Nro. 12. . 1 Probeta de 100 mL de vidrio.. Q. 2.1.3. Reactivos:. uí m. . ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ría. LIXIVIACIÓN Ácido cítrico granular 4Kg. . Hidróxido de sodio, grado analítico, 0.1N, 500mL. . Agua des ionizada 6L. en. ie. . ELECTRÓLISIS. Desengrasante ayudín.. In g. . 2.1.4. Equipos:. de. LIXIVIACIÓN. Bi b. lio te. ca. . Espectrómetro. de. absorción. atómica:. Agilent. Technology 240. . Pulverizador de anillos malla 140. . Agitator: THERMO SCIENTIFIC MAXQ SHAKERS.. . Balanza analítica S = 0.1mg; Capacidad 30gr. Marca SARTORIUS.. . pH meter: Thermo Scientific Orion Versastar. . Desionizador de agua Thermo Scientific.. 27 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ELECTRÓLISIS. . Amperímetro analógico 0 - 1 A. . Reóstato, 250 ohms. . Estufa eléctrica , 20 - 300 °C. uí m. ica. Fuente de poder, 12 V y 8 A, CD. MÉTODO 2.2.1. Metodología Experimental. Q. 2.2.. . ría. A) Diseño experimental. ie. El diseño experimental que se utilizó fue el modelo. en. bifactorial que consta de 36 pruebas que fueron divididas en 2 etapas (I y II).. In g. I etapa:. Dos variables independientes (concentración y pH) y una dependiente. de. variable. (Lixiviación),. considerándose. 3. niveles para las variables independientes, con 2 réplicas.. ca. Las 18 corridas de pruebas fueron realizadas de forma. Bi b. lio te. aleatoria.. 28 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(42) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Tabla 2.1: Niveles de las variables de concentración y pH. NIVELES 2. 0.2. 0.5. 1. 4. 5. 6. Q. B: pH. 3. uí m. A: Concentración (M). 1. ica. FACTOR. El número de pruebas experimentales se determinó de la. en. Niveles = 3. ie. Factores = 2. ría. siguiente manera:. In g. Repeticiones= 2. N° de pruebas = = 18 pruebas experimentales.. de. Tabla 2.2. Diseño Experimental 32 x 2 para el % de Extracción. Bi b. lio te. ca. Recuperación de Pb pH. 4. 5. 6. Concentración (M) 0.2. 0.5. 1. X111. X121. X131. X112. X122. X132. X211. X221. X231. X212. X222. X232. X311. X321. X331. X312. X322. X332. 29 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(43) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Etapa II: Dos variables independientes (Densidad de corriente y. ica. Distancia de electrodos) y una variable dependiente (Electrólisis), considerándose 3 niveles para la variable. fueron realizadas de forma aleatoria.. uí m. independiente, con 2 réplicas. Las 18 corridas de pruebas. ría. y distancia de electrodos.. Q. Tabla 2.3. Niveles de las variables de densidad de corriente. FACTOR. NIVELES 2. 3. 10. 30. 50. 1. 2. 3. en. ie. 1. D: Densidad de. In g. corriente (A/m2) E: Distancia de. de. electrodos (cm). ca. El número de pruebas experimentales se determinó de la. Bi b. lio te. siguiente manera: Factores = 2 Niveles = 3 Repeticiones= 2 N° de pruebas = = 18 pruebas experimentales.. 30 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(44) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Tabla. 2.4.. 32x2. Diseño Experimental. para el. % de. Distancia de electrodos. Densidad de corriente (A/m2) 10. 30. Y111. Y121. Y112. Y122. Y211. Y221. Y212. Y222. 50. 3. Y132. Y311. Y232. Y321. Y331. Y322. Y332. en. ie. Y312. Y231. Q. 2. Y131. ría. 1. uí m. (cm). ica. Recuperación de Pb depositado.. In g. 2.2.2. Procedimiento experimental a) Análisis químico de la muestra:. Se realizó análisis por rayos X a las muestras de copelas. de. para determinar el contenido de metales presentes, antes. ca. de iniciar las pruebas.. Bi b. lio te. b) Preparación de la muestra:. Se muestreó 1 copela diaria, durante 1 mes, provenientes del análisis de Fire Assay. Se trituró las copelas usando un equipo de pulverizador de anillos malla 140. c) Preparación de la solución de ácido cítrico:. Se preparó 1000 mL de ácido cítrico cristalizado según las concentraciones requeridas. 31 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(45) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Cantidad de Ac.. [M]. Cítrico (g). 0.2. 38.420. 0.5. 96.065. 1.0. 192.13. ría. Q. uí m. Conc. De Ac. Cítrico. ica. Tabla 2.5. Gramos de ácido cítrico para preparar 1000 mL de solución a diferentes concentraciones. d) Agitación en banco de celdas. ie. El banco de celdas tuvo compartimiento para hacer 06. en. pruebas de lixiviación a la vez, por lo tanto en 06 vasos de. In g. precipitación de 600 mL se agregó en cada uno, 5gr de muestra y 200 mL de solución de ácido cítrico según las molaridades y pH requerido, a temperatura ambiente en 2. de. horas y media a 220 rpm. Para regular el pH se usó determinadas cantidades de. ca. hidróxido de sodio al 50%. Así como se muestra en la tabla. Bi b. lio te. 2.6. Tabla 2.6. Promedio en mL de NaOH agregados según el pH pH 4 5 6. Concentración de ácido cítrico [M] 0.2 0.5 1 10 23 33 15 34 41 21 35 48. 32 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(46) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. e) Análisis de plomo en las copelas Se realizó el análisis de plomo contenido en la solución. uí m. f) Elaboración y tratamiento de las placas. ica. lixiviada por medio de la lectura por absorción atómica.. Se compró placas de acero inoxidable y luego se cortó con. Q. las medidas deseadas; se limó las agrietadas producidos por el corte y se lavó las placas con desengrasante y alcohol. ría. para eliminar la grasa existente y toda suciedad.. ie. g) Preparación de la celda electrolítica. en. Se elaboró una celda de vidrio diseñada para una cantidad de 200 mL de solución lixiviante, se procedió electro. In g. depositar las muestras lixiviadas durante 1 hora usando electrodos de Grafito (Ánodo) y de Acero Inoxidable. de. (Cátodo) a distancias y densidades de corriente deseadas, se determinó el peso del plomo depositado usando una. Bi b. lio te. ca. balanza analítica.. 33 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(47) ELEMENTO: PLOMO. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA (PULVERIZACION). PULVERIZADOR DE ANILLOS – MALLA 140. uí m. ANÁLISIS QUÍMICOS DE LA MUESTRA (COPELA). ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. ÁCIDO CÍTRICO, H2O ,NaOH. ría. Q. PREPARACIÓN DE SOLUCIÓN LIXIVIANTE. LIXIVIACIÓN DE COPELAS PULVERIZADAS. en. T: 2h 30’, 220 RPM, T° ambiente(25OC). ie. LECTURA POR ABSORCIÓN ATÓMICA. ELEMENTO: PLOMO. In g. ELECTRODEPOSICIÓN DE SOLUCIÓN LIXIVIADA, (CÁTODO: PLACA DE ACERO). de. I: 30, 60, 90 (A/m2) D: 1 , 2, 3(cm). Bi b. lio te. ca. pH: 5. PESADO DE PLOMO DEPOSITADO. LECTURA DE ABSORCIÓN ATÓMICA DEL REMANENTE. ELEMENTO: PLOMO. Figura 2.1: Diagrama de bloques del proceso de lixiviación y de electrodeposición del plomo. 34. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(48) ría. Q. uí m. ica. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. en. ie. CAPÍTULO III: RESULTADOS. Después de haber realizado las pruebas de lixiviación y electrólisis de las. In g. copelas pulverizadas, de acuerdo con el método y procedimiento, se obtuvo el pH y concentración de ácido cítrico óptimos adecuados para un. Bi b. lio te. ca. de. mayor porcentaje de recuperación de plomo.. 35 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(49) Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. Tabla 3.1. Parámetros del proceso de lixiviación y electrodeposición. Muestra. copelas. uí m. pulverizadas. ica. de plomo.. 5. Volumen de solución, mL. 200. Tiempo de agitación, h. 2.5. ría. Q. Peso de Muestra, g. en. Área de electrodo, dm2. ie. 220. Agitación, rpm. 0.0049. In g. Volumen de solución lixiviada, mL 200 60. Bi b. lio te. ca. de. Tiempo de electrodeposición, min. 36 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(50) ica uí m. Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación. CONCENTRACION. ría. Q. Tabla 3.2. Resultados de los Análisis por absorción atómica en% de extracción de Pb. 1M. 4. 5. 6. 1. 4785.501. 7420.251. 7168.752. 2. 4969.523. 7425.253. 64.360. 99.795. 66.835. 99.863. 65.598. 99.829. DE Pb. pH 6. 4. 5. 6. 5088.750. 4670.253. 2733.751. 3876.123. 3464.342. 4348.250. 5071.752. 4836.543. 2758.753. 3948.532. 3538.523. 96.413. 53.699. 68.439. 62.810. 36.766. 52.128. 46.587. de. In g. 3992.751. 5. 94.796. 58.480. 68.210. 65.046. 37.103. 53.104. 47.590. 95.604. 56.089. 68.325. 63.928. 36.935. 52.616. 47.089. te c. % PROMEDIO DE EXTRACCIÓN. pH. 7048.512. a. %EXTRACCIÓN DE Pb. 4. en. N° Repeticiones ppm. 0.2M. ie. pH. 0.5M. Bi b. lio. Fuente: Reportes del Laboratorio de Impala Terminals Peru. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/. 37.