Efecto del Tiempo, Temperatura y Concentración del Persulfato de Sodio sobre la Extracción de Cobre por Lixiviación Directa de un Concentrado de Calcopirita, en medio Ácido

Abstract

En el presente trabajo de investigación se evaluó el efecto del tiempo de lixiviación, la temperatura y la concentración del persulfato de sodio (Na2S2O8), sobre la extracción de cobre por lixiviación oxidativa directa de un concentrado de calcopirita (CuFeS2), en presencia de solución de ácido sulfúrico. Asimismo, se determinó la etapa limitante o controlante de la cinética del proceso y la energía de activación de la reacción. La muestra de estudio estuvo constituida por un concentrado de calcopirita proveniente de una Empresa Minera de la Región Lima, con una composición química promedio de 24,32 % de cobre y 25,53 % de hierro. El análisis de varianza, realizado con tiempos de lixiviación de 1 a 5 horas, temperaturas de 25, 40 y 60°C; y concentración de persulfato de sodio de 2, 4 y 6 % (w/v), determina que el tiempo de lixiviación, la temperatura y la concentración del persulfato de sodio; tienen efectos significativos sobre el porcentaje de extracción de cobre. La más alta extracción de cobre (51,74 %) desde el concentrado de calcopirita se alcanza con una concentración de persulfato de sodio del 4 % (w/v), una temperatura de 60°C, un tiempo de lixiviación de 5 horas en la presencia de 2 % (v/v) de ácido sulfúrico. El estudio cinético muestra que la etapa limitante o controlante de la cinética del proceso, es la difusión de iones del lixiviante a través de una capa de azufre poroso, adherido a la partícula de calcopirita. Una energía de activación de 59,16 KJ⁄mol confirma que la reacción es muy sensible a la temperatura y que la etapa controlante de la cinética del proceso es la difusión de iones a través de la capa de productos de reacción.

In the research work, the effect of leaching time, temperature and concentration of sodium persulphate concentration (Na2S2O8), on copper extraction by direct oxidative leaching of a chalcopyrite concentrate (CuFeS2) in the presence of sulphuric acid solution was evaluated. The limiting or controlling stage of the kinetics of the process and the activation energy of the reaction were also determined. The study sample consisted of a chalcopyrite concentrate from a mining company in the Lima Region, with an average chemical composition of 24.32 % copper and 25.53 % iron. The analysis of variance, carried out with leaching times of 1 to 5 hours, temperatures of 25, 40 and 60°C; and sodium persulphate concentration of 2, 4 and 6 % (w/v), determined that leaching time, temperature and sodium persulphate concentration had significant effects on the percentage of copper extraction. The highest copper extraction (51.74 %) from the chalcopyrite concentrate is achieved with a sodium persulphate concentration of 4 % (w/v), a temperature of 60°C, a leaching time of 5 hours in the presence of 2 % (v/v) sulphuric acid. The kinetic study shows that the limiting or controlling step of the process kinetics is the diffusion of the leachant ions through a porous sulphur layer attached to the chalcopyrite particle. An activation energy of 59,16 KJ⁄mol confirms that the reaction is very sensitive to temperature and that the controlling stage of the process kinetics is the diffusion of ions through the reaction product layer.