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Patent Searching and Data


Title:
PRECIPITATION OF ANTIMONY AND BISMUTH FROM COPPER REFINERY ELECTROLYTE USING PBO2
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/080988
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention is suitable for use in metal and nonmetal mining and, in general, in any area of operation containing Sb and Bi in solution in an electrolyte based mainly on sulfuric acid. The system consists in contacting: solid lead dioxide (PbO2), which can be surface activated with an oxidising agent, e.g. hydrogen peroxide (H2O2), in order to enhance the reaction thereof, with an acid electrolyte containing Sb and Bi in solution, in order to reduce the soluble Sb and Bi content present in the liquid phase, forming insoluble compounds based on Pb-Sb and Pb-Bi. The invention can be used to reduce the presence of Sb and Bi in solution by at least 70%.

Inventors:
CIFUENTES GERARDO (CL)
SIMPSON JAIME (CL)
VARGAS CRISTIAN (CL)
Application Number:
PCT/IB2011/055741
Publication Date:
June 21, 2012
Filing Date:
December 16, 2011
Export Citation:
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Assignee:
UNIV SANTIAGO CHILE (CL)
CIFUENTES GERARDO (CL)
SIMPSON JAIME (CL)
VARGAS CRISTIAN (CL)
Foreign References:
CL45037A
US5573739A1996-11-12
US5935409A1999-08-10
Other References:
NOGUCHI; YANO; NAKAMURA; UEDA, METALLURGICAL REVIEW OF MMIJ, vol. 11, no. 2, 1994, pages 39 - 41
NOGUCHI; LIDA; NAKAMURA; UEDA, METALLURGICAL REVIEW OF MMIJ, vol. 8, no. 2, 1992, pages 83 - 97
G. CIFUENTES; S. HERNANDEZ; P. NAVARRO; J. SIMPSON: "Control of the slimes Properties in copper electrorefining", E.P.D ., 1999, pages 645 - 648
W. CHARLES COOPER: "Copper '87", vol. 3, 1988
NAVARRO Y F. J. ALGUACIL, REVISTA DE METALURGIA, MADRID, 1994, pages 213 - 226
JORGE A.; SAENZ-DIEZ E.; DEGREE WORK, DEPARTAMENTO DE LNGENIERIA METALORGICA, 1998, pages 17 - 22
ALEX O. E.; QUEZADA I., DEGREE WORK, 2000, pages 34 - 38
Attorney, Agent or Firm:
JOHANSSON & LANGLOIS et al. (CL)
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Claims:
1

REIVINDICACIONES

1. Un método para disminuir el contenido de antimonio y bismuto soluble en un electrolito CARACTERIZADO porque comprende poner en contacto dióxido de plomo con un electrolito ácido que contenga antimonio y bismuto en solución con lo cual se obtienen compuestos insolubles base Pb-Sb y Pb-Bi.

2. Un método para disminuir el contenido de antimonio y bismuto soluble en un electrolito de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el dióxido de plomo está a la forma de partículas.

3. Un método para disminuir el contenido de antimonio y bismuto soluble en un electrolito de acuerdo a la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el dióxido de plomo previamente puede ser activado o no superficialmente con un agente oxidante, por ejemplo agua oxigenada (H2O2) para mejorar la capacidad de extracción.

4. Un método para disminuir el contenido de antimonio y bismuto soluble en un electrolito de acuerdo a la reivindicación 1, 2 y 3, CARACTERIZADO por la formación de compuestos base Pb-Sb insolubles y Pb-Bi.

5. Un método para disminuir el contenido de antimonio y bismuto soluble en un electrolito de acuerdo a la reivindicación 1, 2, 3 y 4, CARACTERIZADO por permitir la reutilización del sistema particulado de precipitación de antimonio más de dos veces.

6. Un método para disminuir el contenido de antimonio y bismuto soluble en un electrolito de acuerdo a las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5, CARACTERIZADO por permitir una reducción de al menos un 70% del antimonio y del bismuto disuelto presente en electrólitos ácidos.

Description:
MEMORIA DESCRIPTIVA

PRECIPITACION DE ANTIMONIO Y BISMUTO DESDE ELECTROLITO DE REFINERIA DE COBRE UTILIZANDO PB02

Campo del Invento

La invención tiene su campo de aplicación en la minería metálica y no metálica y en general, en cualquier área de acción, en donde esté presente Sb y Bi en solución en un electrolito en base a ácido sulfúrico principalmente.

Antecedentes del Invento

Esta invención es una extensión de la Patente N° 519-2005 de Registro N°45.037, denominada: "Método para disminuir el contenido de antimonio soluble en un electrolito, que comprende poner en contacto óxido de plomo con un electrolito ácido que contenga antimonio en solución, con lo cual se obtienen compuestos insolubles base Pb-Sb".

Para obtener un cátodo cobre de alta calidad implica entre otras cosas un cátodo libre de impurezas. El proceso de Electro Refinación de cobre busca eliminar estas impurezas del ánodo de cobre (99,5% de pureza) mediante un proceso de disolución de éste en un electrolito mediante reacciones químicas y electroquímicas. Como producto de este proceso se obtiene un cátodo (99,99% de pureza). (W.G. Davenport, M. King, M. Schlesinder and A.K. Biswas, Elsevier Science Ltd, ISBN 0-08-044029-0; Noguchi, Yano, Nakamura and Ueda, Metallurgical Review of MMIJ, vol. 11. N° 2, 1994,pag. 39-41; Noguchi, lida, Nakamura and Ueda, Metallurgical Review of MMIJ, vol. 8, N° 2, 1992,pag. 83-97). En el electrolito comienza a aumentar la concentración de las impurezas que contenían los ahora ánodos disueltos; dentro de estas impurezas esta el antimonio el cual a medida que aumenta su concentración en el electrólito, favorece la formación de los barros flotantes y/o sólidos en suspensión los cuales son una de las principales causas de contaminación del cátodo (G. Cifuentes, S. Hernández, P. Navarro, J. Simpson: "Control of the slimes Properties in copper electrorefining". E.P.D .(Extracción and Processing División), 1999, pag 645-648).

Las impurezas más importantes desde el punto de vista de su efecto sobre la calidad del cobre, son el Ag, As, Sb, Bi, Pb, Se, Te y Ag. Para el control de estas impurezas es necesario establecer los efectos de los parámetros que se manejan en electro refinación. Estos parámetros son la composición anódica, aditivos, purificación de electrolito y la densidad de corriente junto con la acidez critica, además de otros factores a considerar son la morfología del depósito, pasivación del ánodo y las características de las partículas de las lamas (W. Charles Cooper, Copper '87 (vol.3), ed. By W.C. Copper, G.E. Lagos and G. Ugarte, Universidad de Chile, 1988; Navarro y F. J. Alguacil, Revista de Metalurgia, Madrid, 1994, pag, 213-226).

La importancia del manejo de estos parámetros y factores es debido a que por ejemplo la composición del ánodo, junto con la adición de componentes orgánicos al electrolito en la electro refinación influyen sobre la electro cristalización del cobre en el cátodo. Otro factor es la composición del electrolito en el cual interesa establecer la acidez crítica que permita establecer un mínimo de impurezas en solución con el objeto de que éstas no perjudiquen el proceso mismo de electro refinación

Dentro de las impurezas de electro refinación las mas estudiadas son el arsénico el antimonio y el bismuto por su efecto directo en la baja de las propiedades fisicoquímicas del cobre. Si consideramos el volumen de electrolito descartado para mantener la concentración de estas impurezas en los niveles permitidos, (por ejemplo 50m /día para la refinería de Potrerillos de CODELCO-CHILE, 24 m 3 /día para la de Las Ventanas de la ENAMI), necesitamos establecer algunas técnicas que permitan recuperar y/o estabilizar estas impurezas con el fin de limpiar el electrolito descartado para luego ser recirculado al proceso de electro refinación. Algunas de estas técnicas son las que se describen a continuación.

Proceso convencional de descobrización

La recuperación de cobre desde el electrolito de descarte se realiza mediante procesos de electro obtención, llevándose a cabo en dos etapas sucesivas en las cuales se obtienen cátodos de distintas calidades.

El proceso se realiza en celdas liberadoras de cobre, en la cual se utilizan ánodos del tipo 93% de Pb, 6%> de Sb y 1 % de Ag; como cátodos se emplean hojas madres tradicionales de electro refinación. El proceso de descobrización implica una reducción de la concentración

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de Cu , en la primera etapa en la cual se obtienen cátodos comerciales, la concentración baja de 45-50 g/1 a 15-30 g/1. y en la segunda etapa se obtiene cátodos con un nivel de impurezas mas alto que en el caso anterior los cuales son mandados a fusión de ánodos, la concentración baja de 15-30 g/1 a 8-12 g/1 y finalmente una etapa de purificación, en la cual el producto que se obtiene es un deposito granular y disgregable llamado barro arsenical el cual es retornado a fundición o almacenado y vendido. En esta etapa la concentración de cobre disminuye de 8- 12 g/1 a 0,1-0,8 g/1.

Extracción por solventes para el Sb y Bi

La extracción por solvente es uno de los métodos más usados para la eliminación del As, Sb y Bi. La aplicación de este método y el de intercambio iónico ha tenido gran auge en el último tiempo ya que en su aplicación es posible separar, purificar y concentrar las impurezas anteriormente mencionadas.

Ambas tecnologías se destacan por su selectividad con respecto al cobre, factor importante si se considera que tanto el cobre como el antimonio son comercializables, además de su bajo costo en comparación a otras tecnologías u proceso.

El proceso de extracción por solvente consiste en una descobrización del electrolito descartado hasta niveles de 10-30 g/1 (Jorge A.Saenz-Diez E, Trabajo de titulación, Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Universidad de Santiago de Chile, 1998, pag.17-22). Luego esta solución es enfriada a 25-30 °C y se alimenta a una etapa de extracción en la cual el electrolito contiene el antimonio en solución y que al contactarse con la fase orgánica se produce la siguiente reacción de extracción de antimonio que presenta la ecuación (1):

3H 2 L (org) + Sb¡ a + q) «. Sb(HL) 3 (org) + 3H ( + a?) (1)

Donde L es la fase orgánica base la cual intercambia H " por otro tipo de cationes, Sb 3+ en este caso. El orgánico (H 2 L (org ) extrae el antimonio en un medio ácido aportando protones los cuales aumentan la acidez del electrolito, la cual es despreciable si consideramos la concentración del antimonio en el electrolito.

En la etapa de reextración, ecuación (2), el orgánico cargado Sb(HL)s (org) ) en la etapa anterior se contacta con una solución acuosa de alta acidez pero en un medio clorhídrico el cual es diferente al de extracción que es sulfúrico. La reacción de extracción esta dada por:

Sb(HL) 3 (org) + 3HO (aq) + «. SbCl 3 (aq) + 3H 2 L (org) (2)

De esta reacción se puede observar que el orgánico cargado no presenta mayores dificultades para ser regenerado o descargado dejando libre el antimonio en la solución de avance bajo un medio altamente ácido, el aporte de protones esta determinado por el ácido clorhídrico, el cual desplaza la reacción hacia la derecha.

Obtención de Sb como producto final La solución proveniente de la etapa de reextración puede ser sometida a un proceso de precipitación con sulfhidrato de sodio, ecuaciones (3) y (4), en una concentración de 250 g/1, la reacción que se genera en esta etapa es la siguiente:

NaHS (aq) + HCl (aq) o H 2 S (aq) + NaCl (aq) (3)

3H 2 S (aq) + ISbCl, (aq) «. Sb 2 S 3 (s) + 6HCl (aq) (4)

El proceso de precipitación de Sb, entrega como producto de las reacciones trisulfuro de antimonio el cual es usado como materia prima para la elaboración de trióxido de antimonio y ácido clorhídrico el cual es recirculado a la etapa de reextracción. Para el caso de tener presencia de Bi se procede en forma análoga, obteniéndose un producto rico en Sb y Bi.

Remoción de As, Sb y Bi con carbón activado

El uso industrial de carbón activado es esencialmente como absorbente y catalizador. La utilización de este en soluciones ácidas como los electrolitos de refinación de cobre ha dado buenos resultados en la extracción de impurezas tales como el antimonio y arsénico.

La refinería de cobre "Sumitomo Nihama" de Japón implemento el uso de esta técnica para el control del antimonio presente en el electrólito. Los resultados de esta aplicación se resumen en tres pruebas distintas realizadas (Alex O. E. Quezada I. Trabajo de titulación, Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Universidad de Santiago de Chile, 2000, pag.34-38).

Prueba N° 1

En esta se utiliza una columna de policarbonato transparente de 50 mm de diámetro, la cual se llena con carbón activado granular cuyo tamaño era de 98% entre 10 y 32 malla (serie de mallas U.S.) donde el electrolito es alimentado desde el fondo en un sistema de contra corriente a una temperatura de 50°C y a una velocidad de 0,5 a 8 SV (SV: volumen de electrolito/ volumen del lecho de la columna) las concentraciones de cada uno de los elementos presentes en el electrolito se presentan en la Tabla 1 :

Tabla 1 Características del electrolito usado en la prueba 1.

[Cu] [Sb] [As] [Bi] [Ni] [H2S04]

(g/i) (g/i) (g/i) (g/i) (g/i) (g/i)

45,5 0,58 6,4 0,6 18,2 202,2 El electrolito se descarga por la parte superior de la columna y en cada velocidad de alimentación es muestreado y analizado por antimonio y otros elementos. Los resultados obtenidos fueron los siguientes; para el caso del antimonio el porcentaje de reducción en la concentración de este en el electrolito fue de un 95% para una velocidad de 0,5 SV, de un 50% aproximado para una velocidad de 8 SV. Para el caso del bismuto y el arsénico, los porcentajes fueron de 15 a 5% y 10 a 1% respectivamente a la velocidad de 0,5 y 8 SV. La concentración de níquel, cobre y ácido sulfúrico no sufrió ningún tipo de variación en su concentración con respecto a su concentración inicial y final.

Prueba N° 2

En esta prueba es investigada la influencia de los elementos presentes en el electrolito sobre la adsorción de antimonio en carbón activado. La composición de este electrolito es la Tabla 2:

Tabla 2 Característica del electrolito de la prueba 2.

Las condiciones en la cual se lleva a cabo esta segunda prueba son las siguientes; 10 g de carbón activado en 1 litro de electrolito son agitados durante 60 minutos a una temperatura de 30 °C. Los resultados obtenidos difieren con respecto a la prueba N° 1, se observa que una pequeña adsorción de antimonio cuando no esta presente el arsénico en el electrolito lo que implica que este tiene una directa relación en la adsorción del antimonio.

Como resultado de esta segunda prueba se muestra la siguiente Tabla 3 :

Tabla 3. Influencia de los elementos presentes en el electrolito sobre la adsorción de Sb con carbón activado. Bi O g/I 0,5 g/l

Ni O g/I 1 18 g/l O g/I | 18 g/l

Adsorción de Sb (%)

As

O g/I 2 2 3 2

5 g/l 60 59 67

Las ventajas de este método son las siguientes:

- No hay consumo de ácido sulfúrico

- No hay mezcla de iones metálicos extraños en el electrolito, ya que el tratamiento consiste solamente en hacer el contacto entre el electrolito y el carbón activado.

- Eliminación de los tanques liberadores o reducción de su capacidad. Esto debería llegar a ser posible cuando la velocidad de descarga del electrolito se encuentre determinada por el antimonio, con tal que el electrolito sea tratado con carbón activado.

- El antimonio puede ser recuperado fácilmente, por ejemplo, mediante el uso de carbón activado cargado con antimonio como agente reductor en el horno de plata.

Una de las desventajas principales de este método es la cinética lenta que posee.

DESCRIPCION DEL INVENTO

Esta invención tiene como objetivo presentar un método de precipitación, dónde se muestran las condiciones en las cuales el antimonio y el bismuto presente en el electrolito de electrorefmación, ante la presencia de dióxido de plomo, precipita formando compuestos con el plomo, entre éstos, para el caso del Sb, el denominado "Bindheimitte" (Pb 2 Sb 2 0 7 ), estos compuestos formados tienen la particularidad de ser químicamente estables en presencia de agua potable y destilada en condiciones normales. Para el Bi la formulación del producto sería en forma análoga en compuestos del tipo 2PbO Bi 2 0 5 .

Para llevar a cabo lo anteriormente descrito fue necesario una investigación bibliográfica del comportamiento y la problemática del antimonio y el bismuto en el proceso Electrorefmación junto con las alternativas de solución, ante la cual, lo presentado en este documento resulta ser una alternativa novedosa y viable de solución para el control de antimonio y bismuto en solución.

Para establecer las condiciones en las cuales precipita este compuesto fue necesario realizar pruebas de consumo de Pb0 2 , eficiencia de extracción de antimonio, pruebas de estabilidad, de cinética de reacción, análisis químicos tradicionales así como de difracción y fluorescencia de rayos X, distribución de tamaño de partícula, además de la observación de los precipitados formados en el microscopio electrónico de barrido.

Las pruebas se realizaron con electrolito procedente de una planta de

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Electrorefinación de cobre nacional, de concentraciones de Cu , H 2 SO 4 , antimonio y bismuto del orden de 40 g/1 de Cu +2 , 180 g/1 de H 2 S0 4 , 300 ppm de Sb +3 y 140 ppm de Bi +3 , con adiciones de Pb0 2 , para luego establecer una cinética de precipitación.

De los resultados obtenidos se puede establecer la formación del compuesto

"Bindheimitte" como uno de los compuestos de Pb-Sb presentes en los precipitados, así como compuestos Pb-Bi. Se establece que la razón teórica es de 1 :2 (1 mol de Sb 2 0 3 , reacciona con 2 moles de Pb0 2 para dar como resultado un mol de Pb 2 Sb 2 0 7 ); sin embargo por lo realizado en este trabajo, esta razón aumenta a valores superiores, pero como la masa de dióxido de plomo se puede utilizar en más de un ciclo de reacción, la razón molar obtenida por la práctica tiende a disminuir hacia valores más cercanos al teórico, para el caso del Bi las razones molares siguen la misma correlación

Se pudo establecer que la reacción entre el Pb0 2 , el Sb y el Bi en solución es de una cinética rápida, dentro de los 5 a 10 minutos de contacto se alcanza una disminución por sobre un 80% del Sb presente en el electrolito tratado.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Fig. 1 presenta la eficiencia de extracción porcentual de antimonio (Sb) para un electrólito sintético en función de la masa de dióxido de plomo (Pb0 2 ) adicionada, el dióxido de plomo fue previamente activado con H 2 0 2 .

Fig. 2 presenta la eficiencia de extracción porcentual de antimonio (Sb) para un electrólito sintético en función del número de etapas de reutilización del la misma masa de dióxido de plomo (Pb0 2 ) adicionada, el dióxido de plomo fue previamente activado con H 2 0 2 .

Fig. 3 presenta la cinética de extracción porcentual de antimonio (Sb) soluble para un electrólito sintético en función del tiempo de ensayo para una masa de dióxido de plomo (Pb0 2 ) adicionada, el dióxido de plomo fue previamente activado con H 2 0 2 .

Fig. 4 presenta la eficiencia de extracción porcentual de antimonio (Sb) para un electrólito real en función del número de etapas de reutilización del la misma masa de dióxido de plomo (Pb0 2 ) adicionada, el dióxido de plomo fue previamente activado con H 2 0 2 . Fig. 5 presenta la cinética de extracción de bismuto (Bi) para un electrólito real. La masa de dióxido de plomo (Pb02) adicionada fue de 10 grs, el dióxido de plomo fue previamente activado con H 2 O 2 .

EJEMPLO DE APLICACION

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Se consideró un electrolito sintético con una concentración de 40 g/1 Cu , 180 g/1 de

H 2 SO 4 y 200 ppm de antimonio, al cual se le adicionaron distintas cantidades de Pb0 2 , previamente activadas con agua oxigenada (H 2 O 2 ) de ser necesario. Las masas de Pb0 2 consideradas fueron de 15 - 10 - 5 - 2,5 - 1,25 y 0,625 g para cada una de las soluciones sintéticas preparadas (170 cm aproximadamente cada una), a las cuales se dejó reaccionar en un reactor con agitación durante un tiempo de 30 minutos a una temperatura de 65 °C para luego sacar y rotular una muestra de solución de cada una de ellas para ser analizadas químicamente con el objeto de determinar la baja en la concentración del Sb en el electrólito.

Eficiencia de extracción del PbO?

Para la primera experiencia, en la cual se logró establecer la eficiencia de extracción de Sb por parte del Pb0 2 , los resultados del análisis químico se muestran en la Tabla 4 junto con la Figura 1 correspondiente a la gráfica de esta situación, en donde la Figura 1 es la Gráfica Eficiencia de Extracción de Sb v/s masa de dióxido de Plomo adicionada.

Tabla 4 Resultado del análisis químico de la primera experiencia.

Masa de Concentraci Masa Sb ConcenMasa Sb Consumo Eficiencia de

Pb0 2 ón Sb mg tración Sb mg de Sb en extracción de

Mg/1 mg/1 electrólito Sb

AdicioInicial en Inicial en Final en Final en Mg %

nada (g) electrólito electrólito electrólito electrólito

Sol. Sintética 1 15 176,9 21,4 1 0,12 21,28 99,43

Sol. Sintética 2 10 171,5 20,75 3,57 0,41 17,18 97,92

Sol. Sintética 3 5 172,8 20,90 47,7 5,77 15,13 72,39

Sol. Sintética 4 2,5 159 19,23 107,6 13,01 6,21 32,32

Sol. Sintética 5 1,25 142 17,18 103,3 12,49 4,68 27,25

Sol. Sintética 6 0,625 160 19,63 130,8 15,8 3,83 19,51 Eficiencia de extracción v/s número de etapas

Para establecer el número de etapas que es posible utilizar una determinada masa de Pb0 2 se realizó la siguiente experiencia. Se consideró un electrolito sintético de iguales

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características al de la experiencia anterior (40 g/1 Cu , 180 g/1 de H^SC^ y 200 ppm de Sb), a una temperatura de 65 °C. La masa de Pb0 2 que se utilizó fue de 10 g la cual se hizo reaccionar con un cierto número de soluciones preparadas en forma sintética hasta un punto en el cual el Pb0 2 no reaccione con el antimonio presente en cada uno de las soluciones restantes.

En esta segunda prueba, se logró establecer la eficiencia de extracción del dióxido de plomo, relacionado con el número de etapas en las cuales es posible utilizar una determinada cantidad de éste. La Tabla 2 y Figura 2 muestran el resultado de esta experiencia.

Tabla 2 Resultados de análisis químico de la segunda experiencia.

11 176,7 21,38 106 12,83 8,55 40,01

12 176,7 21,38 113 13,67 7,71 36,05

Observando en la Figura 2 y los datos de la Tabla 2, se establece que en la primera reacción a la cual es sometido el Pb0 2 con el electrolito el porcentaje de reacción de este con el antimonio es alto, de casi un 100 % (99,43%) como se debería esperar. Sin embargo en las reacciones posteriores se observó que el porcentaje de reacción disminuye levemente hasta la etapa número 4, donde la variación de reacción es de aproximadamente 6,68 %; luego esta variación se hace más notoria y a contar de la prueba 11 y 12 de reacción comienza a ser casi constante, de igual forma se produce la reacción entra el antimonio y el Pb0 2 pero esta es muy baja en comparación a las primeras, lo que indica que el número de etapas en las cuales se puede utilizar una determinada masa de Pb0 2 dependerá de hasta que porcentaje de antimonio se quiera o sea posible extraer.

De las experiencias realizadas, se puede plantear que una determinada masa de plomo se puede utilizar en más de una oportunidad, dependiendo del porcentaje de extracción de antimonio que se quiera extraer. Considerando un porcentaje de extracción de antimonio de un 80% aproximadamente, los ciclos que se puede utilizar el dióxido de plomo son de hasta, según la experiencia desarrollada, seis.

Cabe señalar que estas dos experiencias se realizaron a una temperatura de 65°C, temperatura característica de los procesos de electro refinación.

Según lo realizado en la primera y segunda experiencia se puede establecer teóricamente el consumo de dióxido de plomo para una situación industrial. Por ejemplo, en la refinería de "Ventanas", la cantidad de electrolito descartado para el control de las impurezas es de 24 m /día, con una concentración de antimonio característica de los electrolitos de planta de electrorefinación de 200 ppm (0,2 g/1); se realiza el balance y se determina bajo la estequiometría empírica (1 : 290 ), que la cantidad de dióxido de plomo necesaria para tratar este volumen de solución por antimonio será de aproximadamente 1.822 kg de dióxido de plomo (7.620 moles aprox.), pero como este material se puede reutilizar en más de un ciclo según el porcentaje de extracción de antimonio que se desee o requiera extraer, entonces el consumo de éste disminuye. Por ejemplo si el porcentaje de extracción de antimonio que se desea es 80%> aproximadamente, el número de ciclos que se puede utilizar el plomo es de seis, luego el consumo de dióxido de plomo disminuye de 1.822 kg a 303 kg por ciclo.

Cinética de extracción

Luego de lo anteriormente desarrollado, lo que queda por establecer es la cinética de la reacción. Para ello se realizó la siguiente experiencia:

Se preparó una solución sintética con las características de las anteriormente utilizadas y se le adiciona una cantidad de Pb0 2 . La cantidad de solución al igual que en las experiencias anteriores fue de 170 mi y una masa de Pb0 2 de 15 g. Se añade el Pb0 2 a la solución la cual posee una concentración de antimonio de 178 mg/1 y se colocan en un reactor con agitación tomándose una muestra de solución que será enviada a análisis químico a los 5- 10- 15- 20- 25 y 30 minutos. Los resultados se muestran en la Tabla 3 y Figura 3, en donde la Figura 3 representa un Gráfico correspondiente a la cinética de reacción entre el antimonio y el dióxido de plomo.

Tabla 3. Resultado de la prueba de cinética.

Esta experiencia indica que la reacción entre el Pb0 2 y el antimonio es rápida ya que la variación de concentración de éste en el electrolito fue, entre los 5 y 30 minutos, muy poca lo que indica que casi toda la reacción ocurre entre los primeros 10 minutos de agitación.

Prueba con electrolito real- 1

Finalmente lo que se realizó fue una prueba con electrolito real proveniente de una refinería electrolítica de cobre nacional. En esta prueba se tomaron los resultados de las pruebas anteriormente realizadas con electrolito sintético para establecer si los resultados que se obtuvieron en estas se repiten utilizando el electrolito real.

Se tomó entonces una muestra de electrolito real y se envío a análisis químico con la finalidad de saber su concentración de Sb. El análisis químico determina que la concentración de Sb es de 159,9 mg./l. Luego se toman 170 mi de solución y 15 g de Pb0 2 superficialmente activado con H 2 0 2 y se procede a establecer el número de veces que es posible utilizar esta masa de plomo. El resultado se muestra en la Tabla 4 y Gráfico 4:

Tabla 4. Resultado de análisis químicos.

Los resultados obtenidos permiten observar en la Tabla 4, pero en forma más clara en la Figura 4, que representa un gráfico que muestra la relación entre el número de etapas y el porcentaje de extracción de antimonio; la prueba fue realizada con electrolito real y en donde las eficiencias obtenidas con el electrolito real no son muy similares a los obtenidos con el electrolito sintético. La diferencia se debe a las impurezas que posee el electrolito real, las que no están presentes en el electrolito sintético. Pero sin lugar a dudas se obtienen porcentajes de extracción de Sb importantes.

Prueba con electrolito real-2 Se realizó otra prueba con electrolito real proveniente de una refinería electrolítica de cobre nacional. En esta prueba se tomaron los resultados de las pruebas anteriormente realizadas tanto con electrolito sintético como real.

Se tomó entonces una muestra de electrolito real y se envío a análisis químico con la finalidad de saber su concentración de Sb y Bi. El análisis químico determina que la concentración de Sb es de 300 mg./l y de Bi es 140 mg./l. Luego se toman 170 mi de solución y 10 g de Pb0 2 superficialmente activado con H 2 0 2 y se procede a realizar la cinética de extracción. El resultado se muestra en la Tabla 5 y Gráfico 5 :

Tabla 5. Resultado de análisis químicos.

Tiempo (min) Bi (ppm)

0 140

5 80

15 40

30 17

REFERENCIAS

Noguchi, Yano, Nakamura and Ueda: "Antimony dissolved into electro lyte", Metallurgical Review of MMIJ, vol. 1 l .N° 2, 1994,pag. 39-41.

Noguchi, Iida, Nakamura and Ueda: "Behaviour of anode impurities in cooper electrorefining", Metallurgical Review of MMIJ, vol. 8, N° 2, 1992,pag. 83-97,.

W. Charles Cooper: "Impurity behaviour and control in copper electrorefining", In Copper 87 (vol.3), ed. By W.C. Copper, G.E. Lagos and G. Ugarte, Universidad de Chile, 1988.

Navarro y F. J. Alguacil: "Eliminación de las impurezas de las disoluciones electrolíticas de cobre. Determinación de las condiciones de estabilidad y precipitación para sistemas que contienen As, Sb, y Bi". Revista de metalúrgia, Madrid, 1994, pag, 213-226.

Alex O. E. Quezada I.: "Remoción de Sb y As con Carbón Activado desde electrolitos de refinerías de cobre", Trabajo de titulación, Departamento de Ingeniería

Metalúrgica, Universidad de Santiago de Chile, 2000, pag.34-38

Jorge A.Saenz-Diez E: "Evaluación técnica a nivel de laboratorio de la extracción por solvente de Sb con el extractante LIX-1104-SM desde soluciones concentradas en ácido sulfúrico", Trabajo de titulación, Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Universidad de

Santiago de Chile, 1998, pag.17-22.

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