A a r i o l L a i s e c a Salamanca, Juan Jose Rodrfguez Cueto Ignacio Daniel Zamorano Garcia

IJNIVEllSII3AD AUTONOMA M E T R O L l T A N A IJNIIAD IZTAPALAPA Y

INGENIERIA QUIMICA

A'

PROCESO DE LIXIVIACION DE CONCENTRADOS DE BLENDA DE

ZINC PARA LA OBTENCIONDE ELECTROLITICO ZINC

I N D I C E

CAPITULO 1 HIDROMETALURGIA

i

1

-

Introduccibn

2

-

Ventajas y Desventajas

2

-

Lixiviacibn

4

CAPITULO 2

OBTENCION DE ZINC EN IIIDROMETA,LURGIA

8

CAL'IT~~LO 3

ZINC

13

-

Propiedades

14

-

UsosPrincipales

15

-

Custitutos

16

-

Volfimen Actual y Proyectado

18

-

PrincipalesProductores y Consumidores

19

CAPITULO 4

-

ANTECEDEN'I'US J'J\IS'TIL~ICACIONUS DEL

PROYECTO 1

21

CAPITULO 5 24

ESTUDIO DE MERCADO

-

Antecedentes y Proyecciones

25

-

Capacidad de Producci6n de la Planta

27

4

21

CAPITULO 6

EL PROCESO

1

29

1

-

Descripci6n General

-

MateriasPrimas y Subproductos

L

30 32

33

-

Reactores

35

Modelo MatemAtico

46

Espesadores

53

-

Filtros

59

-

Celdas Electrolfticas

65

CAPITULO 8

1

LA PLANTA

70

-

Descripci6n Detallada

71

-

Personal Necesario

77

CAPITULO 9

DEEÑ0 DE LA PLANTA

82

-

Diagrama de Flujo

83

-

Disefb del Equipo de Proceso

95

-

Equipo Auxiliar

109

-

Bombas,V&lvulas y Tuberias

116

CAPITULO 10 COSTOS

120

-

Costo de Equipo

121

-

Ganancia

121

APENDICE (GrBficas)

BIBLIOGRAF LA

123

2

H I D R O M E T A L U R G I A

A

INTRODUCCION

LaHidrometalúrgia puede dividirse endos procesos distintos;

1) La obtencion del mineral deseado del resto del mineral o de prjoductos meta lurgicos en la solución, Lixiviación. 2) L a separaci6n de los metales deseados de la solución, purificación de la

--

solución lixiviada. -

Es una tknicarelativamente reciente, comparadacon los metodospirometalúrgicos. Tanto los reactivos como el conocimiento del uso de ellos vineron

-

a existir hasra fechas relativamente recientes. En nuestros días, la Hidrome-.. talúrgia es competitiva COQ y muchas veces mds econdmica que los procesos

1

pirometalúrgicos. La extracción por solventes, el intercambio ionico y la precipitaci6n de metales por gases bajopresión son los logros m& remarcados en este campo.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE L A I-IIDROMETALURGIA

Las ventajas dela Hidrometalúrgia se pueden sumarizar en los siguientes puntos :

Los metales pueden ser obtenidos directamente en una forma pura de

1

-

la solución de lixiviacion; Ejemplo, por precipitación con hidrógeno ba-

jo presión, cementación, o electrólisis. 2

1

Metales de alta pureza pueden

ser recuperados de solucionesimpuras

de lixiviación. I

3

La gmza de silicio en el mineral porla

mayoria de los agentes lixivian -

i

i1

1

3

tes Los problemas de corrosi6n son relativamente leves en los procesos

4

hidrometalúrgicos comparados con el deterioro de los revestimientos refractarios en hornos.

5

La mayor parte de los procesos hidrometalúrgicos se llevan a cabo a -

temperatura ambiente, y por ello no hay consumo de cantidades grandes de combustible como en la Pirometalúrgia. 6

El manejo de los productos de lixiviaci6n es m& barato que el manejo de fundiciones, escorias y metales.

7

Los procesos hidrometalúrgicos son especialmente favorables para

-

el tratamiento de minerales de baja ley. 8

Un proceso hidrometalúrgico puede empezar en una escala pequeña y

expandersecomo luiera. 9

Las plantas hidrometalúrgicas usualmente no contaminan el ambiente como lo hacen las fundidoras.

Sin embargo, existen problemas en la separaci6n dela ganga insoluble de

la solucidn de lixiviaci6n. Tambien, cantidades muy pequeiias de impurezas

en el licor de lixiviaci6n pueden afectar gravemente la electrodepositacidn del metal, porlotanto

-

es necesaria una purificaci6n preliminar. L o s proce-

sos hidrometalúrgicos son relativamente lentos debido a y e son usualmente

llevados a cabo a temperatura ambiente.

4

L I X I V I A C I O N

CONCEPTO

La lixiviaci6n es la disoluci6n preferente de uno o m8s componentes de una mezcla sólida ‘por contacto de un disolvente líquido.

Tal vez las industrias metalúrgicas son las que m8s utilizan las operacio“ nes de lixiviacibn. La mayorfa de los minerales 6 tiles se encuentran en forma de mezclas, con grandes proporciones decomponentes indeseables; por ello

-

la lixiviaci6n del mineral valioso es un metodo de separacidn p e se aplica con

a partir de uno de sus minerales por lixiviaci6n con k i d 0 sulfúrico y sulfato -

frecuencia. Por ejemplo, los minerales de zinc se disuelven preferentemnte

ferrico.

PREPARACION DEL SOLIDO

E l , .exit0 de una lixiviaci6n y la tecnica 2ue se va a utilizar dependencon

-

mucha frecuencia de cualpier tratamiento anterior y e se le pueda dar a l s6-

lido (este tratamiento puede ser quiinico o ffsico). En algunos casos las peJue Ras partkulas de material soluble estan completamente rodeadas por una matriz de material insoluble, entonces el disolvente se debe difundir en la masay la soluci6n resultante o producto deber4 difundirse hacia el exterior antes

-

de poder lograr su separaci6n. Esto es lo . y e sucede conmuchos materiales

-

metalúrgicos 3

.

En la trituraci6n y molienda de estos d i d o s s e acelera bastante la acciiin

0

de lixiviaci6n (preparaci6n fZsica), porlue las porciones solubles son entonces

5

mSs accesible al disolvente. Por ejemplo, cierto mineral de cobre puede lixi viarse eficazmente por soluciones de Scido sulfúrico de cuatro a ocho horas, si se muele hasta lue pasa a traves de una lmalla 60; en cinco d € a si s se tritura hasta gr8nulos de 6mm. ; y de cuatro a seis aAos si se utilizan rocas de150 mm. Puesto y e lamolienda es c a r a , la calidad del mineral tiene mucho

que ver con la elección del tamaño a l cual se va a lixiviar.

TEMPERATURADELIXIVIACION Por lo general se desea realizar la lixiviación a temperaturas lo m8s ele vadas posibles. Las temperaturas elevadas producen l a mayorsolubilidad

-

del soluto en el disolvente y, en consecuencia concentraciones finales mayo res en el licor de lixiviacih. A temperaturas elevadas la viscocidad del l€-luido es menor y mayores las difusividades.

1

METODOS DE OPERACION Y EQUIPO

Las operaciones de lixiviación se realizan por lotes o semilotes (estado-

-

no estacionario), y tambien en condiciones totalmente continuas (estado esta cionario). En cada categorZa se encuentran e p i p s del tipo de etapas

y en -

contacto continuo. Se utilizan dos tecnicas principales de manejo: la aspersión o goteo dellíquido sobre el sólido y la completa inmersión del sólido en el líluido. Encualquier caso, la elecci6n del e?uipo que se va a utilizar depende bastante de la forma fisica de los sdlidos y de las dificultades y costo de manejo. 1

-

6

OPERACION EN ESTADO NO ESTACIONARIO Las operac.iones en estado no estacionario incluyen a luellas en .ye los

--

s6lidos se ponenen contacto Cínicamente en forma de lotes y tambih a -1uellas enque un lote de sdlido se poneen contacto con una corriente lue fluye con-tinuamente del liquido (m6todo de

semilotes). L a s partículas sólidas gruesas

generalmente se tratan en lechos fijos mediante metodo de percolaci6n, mien tras 4ue los s6lidos finamentedivididos, pueden mantenerse m8s fAcilmenteen suspencih, pueden dispersarse entodo el liquido con la ayuda de cualquier tipo de agitador.

LIXIVIACION IN SITU Esta operaci6n iue algunas veces se llama miner€aen soluci6n, se refie -

r e a la lixiviacidn por percolacidn de los minerales en la mina, mediantela circulaci6n del disolvente sobre y a traves del cuerpo del mineral. Se ha aplicado a la lixiviaci6n de minerales con bajo contenido de cobre;

tan bajo como .2% de cobre y a vetas a profundidades de hasta 335 mts. bajo la superficie.

LIXIVIACION ENLA

INTEMPERIE

Los minerales con bajo contenido, cuyo valor del mineral no garantiza el gasto de molienda o trituracidn, puede lixiviarse en forma de rocas ex-=ardas de la mina y colocadas en grandes montones sobre el terreno imper v

meable. El licor de lixiviaci6n se bombea sobre el mineral y se obtiene 1

I

cuando sale del mont6n.

--

.

7

LIXIVIACION EN FILTRO PRENSA -

Los s6lidos finamente divididos, demasiado finos para ser tratados por

--

percolacih relativamente profundos, pueden filtrarse y lixiviarse en el filtro prensa por bombeo del disolvente a trave

S

de la torta de l a prensa.

TANQUES CON AGITACION Para s6lidos gruesos, se han diseñado muchos tipos de tanques con

-

agita--

ci6n, en estos casos los tanques cilíndricos cerrados se colocan en forma ver tical y se les ponen remos o agitadores sobre ejes verticales, lo mismo que

-

fondos falsos para el drenado de soluci6n de la lixiviaci6n a l final del proceso.

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