Estudio de la lixiviación oxidativa de calcopirita con etilenglicol - Ruiz Sánchez, Angel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2019)
Se ha demostrado que la adición de etilenglicol a soluciones acuosas de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno mejora el proceso de lixiviación de cobre a partir de calcopirita. A pesar del aumento en los porcentajes de cobre obtenidos en el sistema lixiviación ácido sulfúrico-peróxido de hidrógeno-etilenglicol, no ha sido posible proponer las condiciones óptimas de operación, debido a que se desconoce el papel que desempeña el etilenglicol en este proceso. Por lo tanto, en este trabajo se llevó a cabo un estudio sistemático, dividido en dos partes, para determinar el papel del etilenglicol en la lixiviación de cobre utilizando un concentrado mineral con 69% de calcopirita, 28% de silicatos de hierro, 1.17% de ZnS, 0.65% PbS y 1% SiO2. En la primera parte del estudio se evaluó la electroactividad de la calcopirita en soluciones de ácido sulfúrico y ácido sulfúrico-etilenglicol, utilizando la técnica de voltamperometría cíclica y un electrodo de pasta de carbón preparado con 20% de muestra mineral y 80% de grafito. En la segunda parte del estudio se midió la influencia de la concentración de peróxido de hidrógeno, el potencial de óxido reducción y el pH de la solución durante la lixiviación para establecer una relación con el porcentaje de cobre disuelto. Los resultados de voltamperometría cíclica confirmaron que el etilenglicol no favorece los procesos de oxidación de la calcopirita, por lo tanto, la mejora en el proceso de lixiviación de cobre para el sistema ácido sulfúrico-peróxido de hidrógeno-etilenglicol, se debe al comportamiento del peróxido de hidrógeno en la solución de lixiviación. En las pruebas de lixiviación con 0.7 M H2SO4 y 1 M H2O2 se encontró que el peróxido de hidrógeno se descompone como consecuencia de la reacción tipo Fenton (reacción entre el hierro disuelto y el peróxido de hidrógeno) catalizada por el ion cúprico. En cambio, en las pruebas de lixiviación con 0.7 M H2SO4, 1 M H2O2 y 3.5 M etilenglicol (EG), el etilenglicol inhibió la reacción tipo Fenton a través de la formación de interacciones con los iones metálicos disueltos, permitiendo de esta manera, la persistencia de un elevado porcentaje de peróxido de hidrógeno en la solución de lixiviación; lo que favoreció el aumento en la lixiviación de cobre y hierro. En las condiciones experimentales de 0.7 M H2SO4 y 1 M H2O2, la disminución de la concentración para etilenglicol de 3.5 M a 0.11 M, no afectó los porcentajes de lixiviación de cobre, lo cual indicó que fue suficiente la concentración de 0.11 M EG para evitar la reacción tipo Fenton y el papel catalítico del ion cúprico. En las pruebas de lixiviación con 0.7 M H2SO4, 1 M H2O2 y 3.5 M EG, la disolución de la calcopirita siguió un comportamiento descrito por el modelo de partícula decreciente con control por reacción química, con una cinética de pseudo-primer orden y una energía de activación de 66.5 kJ/mol. En estas condiciones experimentales, a temperaturas mayores de 40°C, se encontró una alta descomposición de peróxido de hidrógeno por efecto térmico.; The addition of ethylene glycol to aqueous solutions of sulfuric acid and hydrogen peroxide has been shown to improve the copper leaching process from chalcopyrite. Despite the increase in copper percentages in the sulfuric acid-hydrogen peroxide-ethylene glycol leaching system, it has not been possible to propose optimum operating conditions, due to the unknown role of ethylene glycol in this process. Therefore, in this investigation, a systematic study was carried out, divided into two parts, to determine the role of ethylene glycol in copper leaching in this leaching system, using a mineral concentrate with 69% chalcopyrite, 28% iron silicates, 1.17% ZnS, 0.65% PbS and 1% SiO2. In the first part of the study, the electroactivity of chalcopyrite in sulfuric acid and sulfuric acid-ethylene glycol solutions was evaluated, using the cyclic voltammetry technique on a carbon paste electrode, prepared with 20% mineral sample and 80% graphite. In the second part of the study, the influence of the hydrogen peroxide concentration, the potential of oxide reduction and the pH during the leach was evaluated to establish a relationship with the percentage of copper dissolved. The results of cyclic voltammetry confirmed that ethylene glycol does not favor the oxidation processes of chalcopyrite and, therefore, the improvement in the copper leaching in the sulfuric acid-hydrogen peroxide-ethylene glycol system, may be attributed to the behavior of peroxide of hydrogen in the leaching solution. In leaching tests with 0.7 M H2SO4 and 1 M H2O2, it was found that hydrogen peroxide decomposes as a consequence of the Fenton reaction (reaction between dissolved iron and hydrogen peroxide), catalyzed by the cupric ion. Whereas, in the leaching tests with 0.7 M H2SO4, 1 M H2O2 and 3.5 M ethylene glycol (EG), the ethylene glycol inhibited the Fenton type reaction through the formation of interactions with the dissolved metal ions, thus contributing to the permanence of a high hydrogen peroxide concentration in the leaching solution, which favored the increase in copper and iron leaching. Under the experimental conditions of 0.7 M H2SO4 and 1 M H2O2, the decrease in the concentration for the ethylene glycol from 3.5 M to 0.11 M did not affect the percentages of copper leaching, which indicated that 0.11 M EG was sufficient to avoid the Fenton-type reaction and the catalytic role of the cupric ion In the leaching tests with 0.7 M H2SO4, 1 M H2O2 and 3.5 M EG, chalcopyrite dissolution behavior could be was described by the chemical reaction controlled Sh rinking Particle Model, with pseudo-first order kinetics and an activation energy of 66.5 kJ / mol. However, under these conditions at temperatures above 40°C, a high decomposition rate of hydrogen peroxide was observed, due to thermal effects.