GRAVIMETRIA UNIDAD ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO Los métodos gravimétricos se basan en las mediciones de masa, La cantidad de analito se determina por medio de una pesada; éste se debe de separar de los demás componentes de la mezcla, así como del solvente. Los métodos de separación son, electrodepositación, extracción por solventes, cromatografía, de precipitación y volatilización. Los más usados: 1.- Métodos de precipitación; El analito es convertido a un precipitado poco soluble, Luego el precipitado se filtra, Se lava para eliminar impurezas, Se convierte mediante un tratamiento térmico adecuado en productos de composición conocida y se pesa. 2.- Métodos de volatilización; vo latilización; El analito o sus productos de descomposición se volatilizan a una temperatura adecuada, el producto volátil se recoge y se pesa ó se determina de manera indirecta la masa del producto por la pérdida de masa en la m muestra. uestra. Ejemplo: AgNO3 como reactivo selectivo, precipita el ión
Ag+ con el ión Cl-. Otros iones con los que precipita, el Br-, I-, SCN-. Ión específico, la Dimetilglioxima, solo precipita al níquel en soluciones alcalinas.
PROPIEDADES DE LOS PRECIPITADOS Y DE LOS REACTIVOS PRECIPITANTES. El agente precipitante debe reaccionar específicamente o selectivamente con el analito. Los reactivos selectivos son más comunes y reaccionan con un número limitado de especies. El reactivo precipitante ideal ya sea específico o selectivo, al reaccionar con el analito deberá dar un producto que cumpla con las siguientes características: 1.- Sea fácilmente filtrable y lavable para eliminar contaminantes. 2.- De baja solubilidad, para que las pérdidas del analito durante la filtración y el lavado sean despreciables. 3.- No reaccione con componentes atmosféricos. 4.- Tenga composición ( fórmula) conocida después de secar o calcinar. 5.- Deberá precipitar cuantitativamente. 6.- Alta pureza. TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DE LOS PRECIPITADOS. Un análisis gravimétrico requiere de precipitados formados por partículas grandes, ya que facilitan la filtración y el lavado para eliminar impurezas, además de ser más puros que los precipitados formados por partículas finas. De acuerdo al tamaño de las partículas de los sólidos formados por precipitación las suspensiones se clasifican en: a).- Coloidales ( 10-7 a 10-4 cm de diámetro), son difíciles de filtrar y sus partículas no tienden a sedimentar. Las partículas coloidales pasan a través de todo tipo de filtros. Por suerte, mediante calentamiento, agitación o adición de un electrolito se puede lograr que se unan unas a otras formando aglomerados con masa amorfa (no un cristal) que sedimenta y pueda filtrarse. b).- Cristalinas (diámetros de décimas de milímetro), las partículas se filtran y tienden a sedimentar con facilidad, desgraciadamente muy pocas sustancias forman cristales al precipitar.
En general; el tamaño de partícula de un precipitado esta en función de las siguientes variables: 1.- Temperatura elevada 2.- Concentración de los reactivos (soluciones diluídas) 3.- Buena agitación y adición lenta del reactivo precipitante. 4.- Solubilidad del precipitado (control de pH). Coagulación o floculación.- Es el proceso para convertir una suspensión coloidal en un sólido filtrable . Peptización.- Es el proceso en el cual un coloide coagulado regresa a su etado original. Para evitarla, se añade un electrolito al agua de lavados. La digestión de un precipitado ayuda muchísimo al crecimiento de los cristales; consiste en mantener el precipitado en contacto con la solución, sin agitar, a una temperatura alrededor de 80°C. En gravimetria, para obtener mejores resultados se recomienda: Añadir lentamente el reactivo, que debe estar diluído, agitando y en solución caliente, además, se debe llevar a digestión aproximadamente una hora. CONTAMINACIÓN DE LOS PRECIPITADOS. Los precipitados pueden contaminarse por dos procesos: 1.Coprecipitación 2.Postprecipitación La coprecipitación, es el proceso en el cual una sustancia que normalmente Es soluble, es acarreada junto con el precipitado. Puede ocurrir por oclusión o por adsorción de la impureza. En la oclusión la impureza queda encerrada dentro del cristal, debido a que Éste creció a su alrededor. En la adsorción la impureza queda retenida en la superficie de los cristales. La postprecipitación es el proceso en el cual se deposita una impureza después que se ha precipitado la sustancia deseada.
Amalgamación: En el proceso de amalgamación, las partículas de metal relativamentepuro (como el oro o plata) se incorporan al mercurio líquido y sonpuro (como el oro o plata) se incorporan al mercurio líquido y sonseparados así de sus ganga minerales. El oro es fácilmente integrado, yseparados así de sus ganga minerales. El oro es fácilmente integrado, yen toda la historia de este ha sido utilizado como un medio eficaz paraen toda la historia de este ha sido utilizado como un medio eficaz paraseparar el oro de la roca huésped. A mediados de 1800 laseparar el oro de la roca huésped. A mediados de 1800 laamalgamación representó el 48% de la producción sudafricana de oro.amalgamación representó el 48% de la producción sudafricana de oro.Para la salud humana y medioambiental, la amalgamación de mineralPara la salud humana y medioambiental, la amalgamación de m ineralde las minas ha disminuido gradualmente. Con la excepción de sude las minas ha disminuido
gradualmente. Con la excepción de suutilización por los mineros informales en Indonesia, Rusia, China, Brasilutilización por los mineros informales en Indonesia, Rusia, China, Brasily algunos ot ros países de América Latina, el proceso es ahoray algunos otros países de América Latina, el proceso es ahoraprácticamente obsoleto. La amalgamación es aún comúnmenteprácticamente obsoleto. La amalgamación es aún comúnmenteempleados para el tratamiento de concentrados gravimétricos y tieneempleados para el tratamiento de concentrados gravimétricos y tienela ventaja de ser simple y de bajo costo en el proceso de aplicacionesla ventaja de ser simple y de bajo costo en el proceso de aplicacionesdonde la salud y aspectos medioambientales pueden ser controladosdonde la salud y aspectos medioambientales pueden ser controladosefectivamente. Sin embargo, la aplicación de la amalgamación para elefectivamente. Sin embargo, la aplicación de la amalgamación para eltratamiento de concentrados gravimétricos está siendo rápidamentetratamiento de concentrados gravimétricos está siendo rápidamenteremplazada por procesos de lixiviación intensiva con cianuro.remplazada por procesos de lixiviación intensiva con cianuro.
Fundamentos del Proceso de Flotación La definición tradicional de flotación dice que es una técnica de concentración de minerales en húmedo, en la que se aprovechan las propiedades físico-químicas superficiales de las partículas para efectuar la selección. En otras palabras, se trata de un proceso de separación de materias de distinto origen que se efectúa desde sus pulpas acuosas por medio de burbujas de gas y a base de sus propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Según la definición, la flotación contempla la presencia de tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida está representada por las materias a separar, la fase líquida es el agua y la fase gas es el aire. Los sólidos finos y liberados y el agua, antes de la aplicación del proceso, se preparan en forma de pulpa con porcentaje de sólidos variables pero normalmente no superior a 40% de sólidos. Una vez ingresada la pulpa al proceso, se inyecta el aire para poder formar las burbujas, que son los centros sobre los cuales se adhieren las partículas sólidas. Para lograr una buena concentración se requiere que las especies que constituyen la mena estén separadas o liberadas. Esto se logra en las etapas previas de chancado y molienda. Para la mayoría de los minerales, se logra un adecuado grado de liberación moliendo a tamaños cercanos a los 100 micrones (0,1 mm). Al aumentar el tamaño de la partícula, crecen las posibilidades de mala adherencia a la burbuja; en tanto que las
partículas muy finas no tienen el suficiente impulso para producir un encuentro efectivo partícula burbuja. En un proceso de concentración de minerales ideal, la mena mineral se divide en un concentrado enriquecido con el componente útil y una cola con los minerales que componen la ganga. Por su parte, la estabilidad de la burbuja dependerá del espumante agregado. Reactivos Usados en la Flotación
Los reactivos de flotación corresponden a sustancias orgánicas que promueven, intensifican y modifican las condiciones óptimas del mecanismo físico-químico del proceso. Pueden clasificarse en: Colectores:
Son sustancias orgánicas que se adsorben en la superficie del mineral,
confiriéndole características de repelencia al agua (hidrofobicidad). Espumantes: Son agentes tensoactivos que se adicionan a objeto de:
1.Estabilizar la espuma 2.Disminuir la tensión superficial del agua 3.Mejorar la cinética de interacción burbuja - p artícula 4.Disminuir el fenómeno de unión de dos o más burbujas (coalescencia) Los reactivos Modificadores, por otro lado, tales como activadores, depresores o modificadores de pH, se usan para intensificar o reducir la acción de los colectores sobre la superficie del material.
Mecanismos de Flotación
Para estudiar el mecanismo de la flotación es necesario conocer lo que sucede con la partícula de mineral y una burbuja de aire para que ellos formen una unión estable. El proceso de flotación está basado sobre las propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas de los sólidos a separar. Se trata fundamentalmente de un fenómeno de comportamiento de sólidos frente al agua, o sea, de mojabilidad de los sólidos. Los metales nativos, súlfuros de metales o especies tales como grafito, carbón bituminoso, talco y otros, son poco mojables por el agua y se llaman minerales hidrofóbicos. Por otra parte, los minerales que son óxidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros son hidrofílicos, o sea, mojables por el agua. Se puede observar además que los minerales hidrofóbicos son aerofílicos, es decir, tienen gran afinidad por las burbujas de aire, mientras q ue los minerales hidrofílicos son aerofóbicos, o sea, no se adhieren normalmente a ellas.
En resumen, es necesario incrementar la propiedad hidrófoba en las partículas minerales de una pulpa para facilitar la flotabilidad. Esto se efectúa con los reactivos llamados colectores, que son generalmente compuestos orgánicos de carácter heteropolar, o sea, una parte de la molécula es un compuesto evidentemente apolar (hidrocarburo) y la otra es un grupo polar con las propiedades iónicas, es decir, con carga eléctrica definida. La partícula queda cubierta por el colector que se adhiere a su superficie por medio de su parte polar, proporcionándole con la parte polar propiedades hidrofóbicas. El agregado de espumantes, como se ha dicho, permite la formación de burbujas de tamaño y calidad adecuada para el proceso. Pues bien, el contacto entre las partículas y las burbujas requiere que las primeras estén en constante agitación, la cual la otorga el rotor de la máquina de flotación, de modo que para realizar la unión con las burbujas son necesarios: a) su encuentro y b) condiciones favorables para formar el agregado. El contacto partícula-burbuja se acerca hasta el punto en que la película de agua que las separa es muy fina. En este momento para que la partícula pueda acercarse más a la burbuja tiene que superar lo que se considera una barrera energética. Para las partículas hidrofílicas, en que la asociación de la partícula con las moléculas de agua es muy firme, esta barrera nunca se supera y las partículas no flotan. Para las partículas hidrofóbicas, la barrera
queda repentinamente rota por fuerzas no bien conocidas, permitiendo un contacto trifásico (sólido-líquido-gas). Etapa de tostación en el Proceso Fundición
La etapa de tostado es el proceso a la temperatura que provoca reacciones químicas provocando el tostado que es realizada en hornos de fundición. El proceso consiste en oxidación del sulfuro metálico. Los sulfuros se calientan con el aire a una temperatura en la cual el oxígeno del aire reaccione en los sulfuros y genera dióxido de azufre que termina con un producto solido tostado llamado calcinados. Hoy en día para incrementar la ley o el contenido del cobre el material es sometido a un proceso de fundición que es llamado pirometalúrgico que son fases consecutivas de fusión, conversión y refinación así se obtiene una pureza del 30% a 40% contenida en el concentrado ý va incrementando progresivamente el . Por eso las fases de fusión y la conversión son importantes por lo determinante en el proceso general que tiene como objetivo concentrar el metal y recuperar mediante una separación a altas temperaturas una sulfurada rica en el metal y otra oxidada . La conversión elimina el azufre y el hierro presentes en la fase sulfurada, mediante oxidaciones del baño fundido para obtener un cobre final relativamente puro.
Etapas en proceso de fundición
1. Recepción y manejo de materias primas e insumos. 2.
Secado de concentrados.
3.
Tostación parcial de concentrados.
4.
Alimentación de concentrados al horno de fusión.
5.
Fusión de concentrados.
6.
Limpieza de escorias.
7.
Granallado de eje alta ley y escorias.
8.
Preparación y manejo de eje de alta ley.
9.
Conversión de eje de alta ley.
10.
Refinación y moldeo de ánodos.
11.
Plantas de limpieza de gases.
Conclusión:
Extracción de cobre a partir de menas sulfuradas.
Extracción de cobre a partir de menas de óxido.
Utilizar el calor de la tostación para secar y calentar la carga antes de ser introducida al horno de fundición.
Los minerales de metales menos activos pueden ser tostado para liberar el metal.
La tostación se lleva a cabo entre 500 y 700ºC.
El producto de la tostación es una mezcla de sulfuros, sulfatos y óxidos.
La composición puede variarse mediante el control de la temperatura del proceso de tostación y la relación aire.
