Effect of Span Length

Generalmente un incremento en la concentración del reactivo lixiviante, permite alcanzar mayores extracciones del elemento deseado. Sin embargo, la concentración de EDTA depende de la reacción entre éste reactivo y el cobre, que de acuerdo a Skoog et al. (2005) existe una relación de EDTA: Cu de 1:1. Por otro lado, Harris

25

(2007) corrobora ésta información, indicando que se cumple ésta relación, sin importar la carga en el ion metálico. Así, dentro de otros autores Luca Di Palma (2009) concluyó en su trabajo de investigación que al aumentar la relación EDTA/átomo gramo de cobre, aumenta la concentración de cobre. Así mismo, Bauer y Lindstrom (1971) al lixiviar minerales de carbonato y silicato de cobre con solución de Na3EDTA comprobaron que al aumentar la relación EDTA/átomo-gramo de cobre aumenta el porcentaje de extracción de cobre, pero puede traer consigo la disolución de otros iones desde el seno del mineral.

2.2.5.3.5. pH

El pH juega un papel preponderante en la extracción de iones metálicos en un medio acuoso. Algunos iones metálicos permanecen en solución a pH ácido; mientras que a pH básico precipitan. Esta característica influirá en la separación de iones por filtración (Gary, 2009).

Hart (2012) Indica que el incremento de la concentración del ion hidroxilo a valores altos de pH tiende a interrumpir la formación de complejos quelantes metálicos, si el ion metálico forma un hidróxido insoluble. Así el Fe3+ _{a pH > 5,5} precipita desde sus quelatos de EDTA. En ciertos procesos, algunas veces, se usa amortiguadores de pH, con la finalidad de controlar el pH, para mantener inactivos ciertos iones.

2.2.5.3.5.1. Amortiguadores de pH

Una solución amortiguadora o buffer es una mezcla de un ácido débil y una base conjugada, o una base débil y un ácido conjugado a concentraciones predeterminadas, que resiste el cambio de pH, cuando se diluye una solución o cuando se adiciona pequeñas cantidades de ácido o base a la misma.. Una ecuación

26

que permite calcular el pH de una solución amortiguadora es la ecuación de Henderson-Hasselbalch (Gary, 2009) que para el presente trabajo es:

𝑝𝐻 = 𝑝𝐾 + 𝑙𝑜𝑔[𝐻𝐶𝑂3−]

[𝐻2𝐶𝑂3] (7)

Suelen prepararse con una concentración de 0.10 -1.00M de reactivos. Sin embargo, es posible exceder la capacidad de amortiguación cuando se agrega demasiado ácido o base fuerte (Kotz et al. 2011). Al parecer entonces se debe preparar los tampones con las concentraciones adecuadas para lograr un buen regulador de PH. Según Harris (2007) el hecho de que el pH teórico no coincida con el experimental, se debe a que no se consideran los coeficientes de actividad.

El pH de un tampón es prácticamente independiente del volumen (Harris, 2007).

Por su parte, Kotz et al. (2011) afirma que es mejor usar un tampón en donde el pK tenga un valor lo más próximo posible al pH deseado. Así mismo menciona que el intervalo útil de pH de un tampón oscila: pKa ∓ 1. Fuera de ese intervalo, no hay suficiente cantidad, ni de ácido débil ni de base débil, para reaccionar con la base o ácido añadido.

Tabla 4. Constante se ácido y pka de algunas sustancias

Acido Base conjugada Ka PKa

HCO3- _CO2- _{4.8x10-11 10.32}

CH3CO2H CH3CO2- 1.8x10-5 4.74

HSO4- _SO42- _{1.2x10-2 1.92}

27

2.2.5.3.5.2. El bicarbonato de sodio como solución amortiguadora

El bicarbonato de sodio (NaHCO3), es una sal básica, no nociva, se encuentra en depósitos naturales, las aguas dulces suelen contener entre 50 y 350 ppm de ion bicarbonato. Es biodegradable, soluble en agua y económico, Es un producto versátil, usado en, cocina, medicina, cosmética y otros. Su anión (bicarbonato) proviene de un ácido débil, por lo que es una base conjugada muy fuerte y las bases reaccionan con los ácidos quitándoles un protón (H+); en este caso el agua actúa como ácido que al reaccionar con el bicarbonato generará iones OH-_{. Hidroliza con el agua produciendo} ácido carbónico e hidróxido de sodio (Chang, 1995).

𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 + 𝐻2𝑂 ⇄ 𝐻2𝐶𝑂3 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 (8)

El ácido carbónico es inestable:

𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂₃ + 𝐻₂𝑂 ⇄ 𝐶𝑂₂+ 𝐻₂𝑂 + 𝑁𝑎+ _{+ 𝑂𝐻}− ₍₉₎ 2.2.6. Cinética de lixiviación

Si bien es cierto una reacción puede ser posible termodinámicamente, ésta no predice el tiempo en el cual se llevara cabo. Eso depende de la cinética de reacción, que permite evaluar el tiempo límite económico y por tanto el porcentaje límite de extracción. Yong y Wadsworth (1986) mencionan que un estudio cinético proporciona datos valiosos en ingeniería, que pueden conducir un proceso, desde una escala a nivel de laboratorio, hasta una escala a planta piloto o tal vez, operación a escala industrial; así mismo permite interpretar la velocidad en términos de mecanismos. Bodie (1994) señala que cinéticamente, en el curso de la reacción se producen colisiones de reactivos con energía suficiente para formar el complejo activado. De acuerdo al número de fases, la cinética se clasifica en sistemas homogéneos y heterogéneos. Así; una reacción homogénea tiene lugar, en una sola fase; mientras que una reacción heterogénea, al menos comprende dos fases, y reacciona en los

28

límites de una fase (Haung, Twidwell y miller,1983). La mayoría de las reacciones hidrometalúrgicas son heterogéneas. Una reacción heterogénea continuará hasta que la mayor parte de los potenciales químicos estén igualados. La velocidad de reacción no solo dependerá de la reacción química sino también de la mezcla de fases y del área de superficie.

De acuerdo a la geometría, muchas formas de partículas son posibles, tales como esferas, cubos, octaedros, etc., considerándose la forma tridimensional esférica, en la reacción fluido-partícula del presente trabajo. De acuerdo a Haung et al. (1983) quien presenta dos modelos idealizados; el modelo de conversión progresiva, que es aplicado a partículas con alta porosidad y baja velocidad de reacción; y el modelo del núcleo reducido, usado para reacciones de partícula que tiene solamente una porosidad limitada, quedando material sólido como producto. Por otro lado, Levenspiel (1986) menciona el modelo de núcleo sin reaccionar, para disolución de material particulado, tanto para control por difusión como para control por reacción química. Este último se aproxima más a los sistemas reales y es concebido dentro de la partícula como una capa de producto cuyos límites de movimiento entre el producto y el reactante sólido continúan hacia el centro de la partícula. En una reacción fluido- partícula la reacción puede ser controlada por difusión de película, difusión de capa de producto o reacción de superficie.