Conclusions

3.1.1. Reactivos

- Sulfato cúprico (p.a.) - Hidróxido de sodio - Bicarbonato de sodio (p.a.) - Murexida (indicador) - EDTA (p.a.) - Sol. Buffer pH=10

3.1.2. Materiales

- Pipetas vol. T. A de 2,10 ml cap. - Embudos (5,10 cm diám.

- Embudo Buchner (5cm diám) - Fiola (t.A 25,100,250 ml cap.) - Kitasato T.A 250cm3 _{de cap. - Papel filtro watman N° 42}

- Juego de tapones de jebe - Trompa de agua - Vasos pp de 25,100,250 ml - Pizeta

3.2. Materia prima

Se trabajó con 25 g mineral oxidado de cobre del Cerro Azoguini - Puno, el cual fue homogenizado, cuarteado, chancado, molido o pulverizado, luego tamizado, (rotap marca Retsch, mallas Tyler) en mallas 100, 200 y 325. Separando 1 kg, para el análisis mineralógico y análisis químico por cobre total, cobre soluble y hierro.

3.3. Preparación de soluciones 3.3.1. Solución de EDTA

En base a la relación molar de Cu : EDTA ; 1:1 (Flashka, 1964; Harris, 2007); 1:1.5 y 1:2 (Bauer y Lindstrom, 1971) se prepararon soluciones: 0.047 M, 0.071M y 0.1M. en un volumen de 250 ml por cada prueba experimental.

36

3.3.2. Preparación de la solución tampón

El pH 9.5 de la solución tampón se basó en la figura 4 de la composición de soluciones de EDTA (Skoog, 2005); así mismo, en la figura 5 donde se observa el efecto del pH sobre las constantes de estabilidad. La solución tampón CO32- / HCO3- fue seleccionada de la tabla 3; cuyo pK es 10.32. Se usó la ecuación de Hasselbach.

3.3.3. Valoración de la solución de EDTA

 Preparación de solución de sulfato cúprico

Se preparó 100 ml de una solución de sulfato cúprico al 0.01M.

 Preparación de solución de EDTA

Se preparó 250 ml de solución de EDTA al 0,01M Se midió 2ml. de solución de sulfato cúprico y se añadió aproximadamente 50 ml. de agua destilada, añadiendo 15 gotas de solución buffer, 3-4 gotas de indicador Murexida y se tituló con solución de EDTA preparada. Un color lila indica el final de la titulación. Calcular la concentración del sulfato.

3.3.4. Preparación de estándares

Se preparó 250 ml de solución de EDTA al 0.01M con NaHCO3 0.1M. Se Cogió 4 ml de solución de CuSO4. Colocando en una fiola de 25 ml de cap. y enrasando con la solución de EDTA y NaHCO3. Se repitió el procedimiento y luego se obtuvo las absorbancias en el espectrofotómetro UV.

3.4. Acciones previas

Es necesario indicar que la parte experimental se llevó a cabo en el Laboratorio de Investigación de Ingeniería Química de la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco. Se realizaron pruebas preliminares de lixiviación, que permitieron de alguna u otra manera conocer el comportamiento del mineral frente a los reactivos usados en el experimento.

37

Se diseñó las pruebas preliminares a través de la tabla 5.

Tabla 5. Diseño de pruebas experimentales

Reactivos

Pruebas experimentales

A100 A101 A102 A103 A104 A105 A106

X  0 0  0  

Y 0  0   0 

Z 0 0  0   

Cada una de estas pruebas permitió obtener 7 tratamientos con alícuotas de 2ml, que fueron analizadas por cobre en un espectrofotómetro UV.

3.5. Matriz de diseño

Se trabajó con tres variables independientes y una dependiente. Siendo la temperatura, concentración de EDTA y tamaño de partícula, las variables independientes mientras que, la variable dependiente fue el porcentaje de extracción de cobre, usando un diseño factorial 23_{, seleccionando los niveles y variables de} trabajo, en base a revisión bibliográfica. Así, en el caso del pH, autores como (Chang, Lo, & Ko, 2007) mencionan que la concentración del EDTA4- _{es mayor a un pH cercano} a 10. Kim (1999) presenta la figura 3 en donde se puede apreciar el rango de pH entre 9-10 para quelar cobre (II). Así mismo, la figura 8, muestran como zona de trabajo un rango de pH comprendido de 8-10; esto debido a que en esa área se encuentra el EDTA-4 _{totalmente deprotonado. Finalmente, en el diagrama de Pourbaix (Ke, Yuey} Liu, 1986b) se observa, como área de trabajo (CuY2-_{) un rango de pH comprendido} aproximadamente entre 3.5 a 11.8 (figura 4 y 5). En base a lo mencionado anteriormente se tomó la decisión de trabajar a un pH de 9.5. El porcentaje de sólidos,

38

como constante, tuvo sustento en base a otros trabajos de laboratorio(Liu, Yin, Hu, & Chen, 2012) quienes, trabajaron con minerales oxidados de cobre (malaquita) con amoniaco/sulfato de amonio, en donde el porcentaje de sólidos fue 3.9%. Por otro lado, Bingöl, Canbazoğlu, et al.( 2005) lixivio malaquita con amoniaco y carbonato de amonio donde consideró trabajar en una relación sólido/ líquido de 1:10 g/cm3_{.; en tal} sentido en éste trabajo de decidió trabajar a %S de 9.1%

La velocidad de agitación, es otro parámetro que se fijó, en base a las siguientes investigaciones; así Oudenne & Olson (1983) lixiviaron malaquita en soluciones de carbonato de amonio, agitando la solución en un rango de 300-800 rpm. Otra fuente de información al respecto fue la de Baba et al. (2014), quienes realizaron la caracterización y estudio cinético sobre la lixiviación de amoniaco en minerales complejos de cobre, trabajando a una velocidad de agitación de 450 rpm. En base a los datos anteriores se decidió trabajar a 300 rpm.

3.6 . Pruebas Experimentales definitivas

El proceso de extracción se llevó a cabo de acuerdo al diseño experimental elaborado para la investigación y asegurar la significancia estadística de los experimentos. De acuerdo al siguiente procedimiento:

Se preparó 250 cm3 _{de solución de EDTA con Na OH y NaHCO3 y se colocó} en un reactor isotérmico marca KG W ISOTHERM, de tres bocas (una para el pH- metro, otra para el termómetro y otra para retirar las alícuotas de muestra) conectado a un equipo de Baño María marca MLW U2c _{con agua circulante, que permitió} mantener constante la temperatura de la solución lixiviante, la que fue medida por un equipo PCE-T-800 MULTI-INPUT THERMOMETER/ DATALOGGER, con un agitador magnético marca CAT a una velocidad de agitación de 300 rpm; Por otro lado, se pesó, en una balanza analítica marca OHAUS Adventurer, 25 g de mineral de malla

39

de acuerdo al experimento, añadiendo a la solución y midiendo el tiempo con un cronómetro marca “Ewtto” y el pH con un pH-metro METLER TOLEDO Sevengo, lixiviando durante 240 min consecutivos, sacando alícuotas de 2 ml de muestra (Konishi,1994). Al inicio, a los 5, 10, 20,30 y luego cada 30 minutos. Estas muestras fueron filtradas al vacío. La solución filtrada se colocó en una fiola y se enrasó con agua a 25 ml; guardando en frascos, para su posterior análisis por cobre y EDTA libre por espectrofotometría. Seguidamente el reactor fue desmontado, los residuos sólidos se lavaron y secaron y se envió para el análisis mineragráfico y químico.

Luego con los datos obtenidos (porcentaje de extracción) se halló el modelo estadístico que represente a las variables del proceso.

3.7. Determinación del modelo cinético

Para la determinación del modelo cinético que representa al proceso, se graficó los resultados experimentales y de acuerdo a la tendencia de la curva que mejor ajuste al modelo (exponencial, potencial, logarítmico, etc.) se obtuvo el modelo. Luego, validar el modelo con los modelos linealizados de otros autores, que se ajusten mejor a los datos experimentales, considerando las dos etapas de lixiviación para la malaquita (Bingol y Canbazoglu, 2004, Oundenne y Olso,1983) y una para la crisocola.

Para identificar la etapa controlante de la lixiviación, se usaron los datos experimentales graficando en el software Excel. La etapa controlante será aquella cuya reacción será más lenta y que al graficar, tenga mejor ajuste a la curva de tendencia lineal, obteniéndose la pendiente con la regresión lineal. Seguidamente se procedió a determinar la energía de activación, hallando primero las constantes de velocidad a diferentes temperaturas y luego graficando la recíproca de la temperatura vs. ln k. La pendiente obtenida, reemplazar en la ec. de Arrenhius.

40

CAPÍTULO IV

RESULTADOS Y DISCUSIÓN