Análisis cinético de las reacciones de cementación involucradas en la doble etapa de purificación de soluciones impuras en la refinería de Zinc de Cajamarquilla

Abstract

El proceso electrolítico de Zinc también llamado Tostación - Lixiviación - Electrodeposición (TLE) produce aproximadamente el 80% del zinc primario en el mundo. El material de alimentación al proceso TLE es concentrado de zinc, constituido principalmente por sulfuro de zinc, el cual es insoluble en soluciones diluidas de ácido sulfúrico. La etapa de purificación es crítica en la producción del zinc electrolítico a partir de soluciones de sulfato de zinc previa a la electrodeposición en celdas para un buen depósito catódico del metal. Actualmente, la Refinería de Zinc de Cajamarquilla trata una gran variedad y cantidad de concentrados. Debido a que en un futuro cercano se efectuará una expansión de la Refinería al doble de su capacidad, se recibirá una mayor cantidad y variedad de concentrados con mayores concentraciones de impurezas. Por ello, es de suma importancia realizar un estudio para enfocar el tratamiento de soluciones impuras considerando las variables que controlan las etapas de purificación, con el fin de obtener, al final, una buena calidad de depósito, es decir, de buen aspecto físico, así como con buena calidad química, al obtener ambos requisitos se obtendrá una mejor eficiencia de corriente. Las etapas de purificación consideran: la primera llamada purificación fría donde se eliminan las impurezas como cadmio, cobre, fierro, arsénico, antimonio, y otros y la segunda llamada purificación caliente en la cual se elimina cobalto y níquel principalmente En el presente trabajo, se efectuará un estudio orientado a optimizar la -etapa de purificación en frío, con el fin de obtener una máxima precipitación de cadmio y cobre en esa etapa, con un mínimo de precipitación de cobalto y níquel; como consecuencia de ello se recuperarán mejor los metales impurificantes como subproductos, apuntando asimismo a producir una solución pura que cumpla con los niveles de calidad requeridos. En el capítulo II se detallará una reseña histórica de la producción de Zinc Electrolítico en el ámbito mundial. Además, se definirá las principales etapas de este proceso, es decir, tostación, lixiviación, purificación, electrolisis y fusión de los cátodos de zinc. En el tercer capítulo se realizará una descripción del proceso de la Refinería de Zinc de Cajamarquilla, donde se presentará una reseña histórica de la refinería, se describirá por completo el proceso de electrodeposición. Asimismo, se describirá el circuito de purificación detallando cada etapa de este circuito. En el capítulo IV, se explicarán los aspectos teóricos que involucran el estudio a realizarse dentro de los cuales tenemos: principios metalúrgicos, termodinámica de la purificación, cinética de las reacciones y formación de compuestos impurificantes. Es de suma importancia la inclusión de este capítulo para obtener los conocimientos necesarios para el presente trabajo. En el quinto capítulo, se sustenta el trabajo. Aquí se presentará la propuesta técnica específica, también se expondrá la justificación y los objetivos de este. Adicionalmente, se mostrará un esquema experimental de laboratorio y el programa de pruebas metalúrgicas a efectuar. En el capítulo VI, se presentarán los resultados para cada elemento impurificante y su respectivo comportamiento frente a las variables independientes. Seguidamente, se efectuará la medición de la energía de activación. Finalmente, se discutirá la purificación en doble etapa y sus posibilidades de optimización, mostrando las mejores condiciones de operación para la etapa de purificación. Luego de realizar todo el estudio, se presentarán las conclusiones y recomendaciones en el capítulo VII. Una vez analizados los resultados obtenidos, en el octavo capítulo, se determinará si éstos pueden usarse para realizar nuevos esquemas prácticos en el futuro.