Cementaciòn
• La Cementaciòn es un proceso electroquimico en el cual un metal mas noble, que se encuentra en forma iònica en soluciòn, desplaza de su estado de equilibrio sòlido a un metal menos noble que se pone en contacto con dicha soluciòn.
• En el caso de la cementaciòn de cobre Hierro en forma de chatarra.
Aspectos Termodinàmicos y Quimicos
• Reacciòn Bàsica (1)• Reacciòn que se compone de dos semi-
reacciones • Potenciales con respecto al electrodo normal
de hidrògeno
• De reacciòn (1) → • Consumo teòrico = • Consumo pràctico= 1,2 – 2,5 Consumo teòrico
Las razones:• Acciòn del iòn férrico: Fe+3
– Disoluciòn de especies oxidadas (limonita)– Oxidaciòn de Fe+2 (bacteriana)
El ion férrico aumenta el consumo de hierro por:• Consumo del medio precipitante: • Redisoluciòn del cobre precipitado:
• Acciòn del Oxìgeno:O2 proviene de aireaciòn y/o acciòn de bombeo de soluciones
• Acciòn del acido sulfurico:Efecto de corrosiòn del H+ sobre la chatarra de hierro
pH de proceso: 1,5 – 2 – pH < 1,0 → > consumo Fe– pH > 3,0 → precipitaciòn de sales de hidroxido de Fe
Bateas• Caracterìsticas generales
– Baja eficiencia cinética– Altas recuperaciones– Bajo costo de construcciòn– Alta demanda de mano de obra– Cemento de cobre de baja calidad– Principal aplicaciòn en grandes volùmenes y baja concentraciòn
de cobre– Necesidad de gran superficie de terreno y pendiente– Diferentes calidades de cemento en cada estanque– Con o sin doble fondo
• Por ejemplo:Estanques 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10
% Rec Parcial 37,2 29,2 17,9 8,7 4,3
% Rec Total 97,3
Precipitadores Rotatorios
• Caracterìsticas Generales– Etapa primaria y bateas en etapa secundaria– Horizontales o inclinados– Carga de chatarra continua o periodica– Madera o metàlicos– Largo = (1 – 1,3) D
Cinetica
• Existen dos teorias que tratan de explicar cinéticamente el proceso de cementaciòn con hierro– Mecanismo de cementaciòn por micropilas en
cortocircuito entre Fe-Cu– Mecanismo de cementaciòn por lecho catòdico
fluidizado
Mecanismo de cementaciòn por micropilas en cortocircuito entre Fe-Cu• El sistema consiste en cortocircuitos entre le
àrea precipitante (Fe0) y el depòsito poroso de cobre (dendritas) sobre el hierro.– Sitios anòdicos →hierro se disolverà– Sitios catòdicos→cobre se precipitarà
Mecanismo de cementaciòn por lecho catòdico fluidizado
• La cementaciòn se producirìa via un sistema de lecho catòdico fluidizado, donde cada partìcula de cobre serìa potencialmente un sitio catòdico en el momento de contactarse con la partìcula de hierro.
• A partir de estos dos conceptos, con resultados experimentales, se ha encontrado la relaciòn que describe la velocidad de cementaciòn segùn:
Donde: K= Constante de velocidad especifica del proceso, dependiente de condiciones de flujo y temperaturaAc= Area catòdica del precipitado (cemento de cobre)Ap= Area anòdica del precipitado (chatarra de hierro)= Conentraciòn inicial de cobre en el medio
Experimentalente se ha visto que K aumenta con T° → > velocidad de cementaciòn
Influencia de la chatarra en la cinética
• Chatarra Liviana: tarros, envases, hojalata = mayor superficie especifica
• Chatarra Pesada: Desechos de equipos y maquinas industriales
La chatarra debe ser tratada previamente para eliminar restos de pintura y barniz, también debe ser compactada para disminuir el tamaño de los reactores (desnidad aparente de 20 a 30 <tamaño y >calidad de chatarra → <tamaño reactor y >calidad cemento cobre