catalizadores

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Oxidación del Ion Cianuro en Presencia de Aire y Catalizadores de Carbón Activado y Alúmina, Impregnados con Cobre _________________________________________________________________________________________________________________________ 1 1. INTRODUCCION El cianuro es uno de los compuestos más utilizados en la industria química, un 80% de su producción total se lo utiliza en la producción de químicos orgánico como como nitrilo, nylon, plásticos acrílicos, entre otros; mientras que el restante 20 % se lo utiliza en la fabricación de cianuro de sodio el cual es ampliamente utilizado en la recuperación de metales como el oro. [1] El cianuro es utilizado en la minería para extraer oro y plata del mineral cuando se trabaja con un mineral de baja ley y que por tanto no puede ser tratado por trituración o separación gravimétrica, dicho proceso se conoce como cianuración. [2, 3] Actualmente el cianuro es altamente utilizado debido a su bajo costo y a la simplicidad con la que se pueden realizar los procesos de cianuración, a pesar de los problemas toxicológicos y daños ambientales que pueden causarse debido a la eliminación de efluentes cianurados fuera de la norma establecida para descarga sobre agua superficial de 0.2 mg/L y para alcantarillas de 1 mg/L. Dichos valores no se alcanzan en muchos de los procesos, de ahí la importancia de la descomposición del ion cianuro y de los numerosos estudios basados en su descomposición en presencia de catalizadores. [3, 4]. 1 Oxidación del Ion Cianuro en Presencia de Aire y Catalizadores de Carbón Activado y Alúmina, Impregnados con Cobre Cargua J.* *Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Química y Agroindustria, Quito, Ecuador e-mail: [email protected] Resumen: La práctica realizada tuvo como objetivo evaluar el proceso de oxidación del ion cianuro con aire en presencia de carbón activado y alúmina impregnados con cobre para lo cual se preparó un catalizador de alúmina con 2 g de alúmina y 50 mL de hidróxido de sodio 1.5 M que fueron calentados y precipitados con ácido clorhídrico para la formación de Gibbsita la cual fue sometida un proceso de maduración, filtración lavado, calcinación y enfriamiento para después ser impregnada con cobre. Se agregó 1g de catalizador a 500 mL de una solución de cianuro de sodio en presencia de un flujo de 276 N L/h de aire y agitación continua, se tomaron alícuotas de 10 mL cada 10 min durante una hora y se titularon con nitrato de plata 1.73 g/L, se utilizó como indicador, KI al 10 %. El volumen consumido durante la titulación permitió determinar la variación de la concentración de ion cianuro en función del tiempo la cual se redujo aproximadamente a la mitad con ambos catalizadores en una hora, para el carbón activado se obtuvieron: eficacia de 0.66, módulo de Thielde de 1.31, constante de reacción de 0.81 h-1 mientras que para la alúmina activado se obtuvieron: eficacia de 0.7, módulo de Thielde de 1.19 y constante de reacción de 0.58 h -1 , con lo cual se demostró que ambos catalizadores permiten la oxidación del ion cianuro obteniendo resultados similares, a su vez se demostró la influencia de la geometría 1

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Diferentes tipos de catalizadores

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Oxidación del Ion Cianuro en Presencia de Aire y Catalizadores de Carbón Activado y Alúmina, Impregnados con Cobre _________________________________________________________________________________________________________________________

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1. INTRODUCCION

El cianuro es uno de los compuestos más utilizados en la industria química, un 80% de su producción total se lo utiliza en la producción de químicos orgánico como como nitrilo, nylon, plásticos acrílicos, entre otros; mientras que el restante 20 % se lo utiliza en la fabricación de cianuro de sodio el cual es ampliamente utilizado en la recuperación de metales como el oro. [1]

El cianuro es utilizado en la minería para extraer oro y plata del mineral cuando se trabaja con un mineral de baja ley y que por tanto no puede ser tratado por trituración o separación gravimétrica, dicho proceso se conoce como cianuración. [2, 3]

Actualmente el cianuro es altamente utilizado debido a su bajo costo y a la simplicidad con la que se pueden realizar los procesos de cianuración, a pesar de los problemas toxicológicos y daños ambientales que pueden causarse debido a la eliminación de efluentes cianurados fuera de la norma establecida para descarga sobre agua superficial de 0.2 mg/L y para alcantarillas de 1 mg/L. Dichos valores no se alcanzan en muchos de los procesos, de ahí la importancia de la descomposición del ion cianuro y de los numerosos estudios basados en su descomposición en presencia de catalizadores. [3, 4].

Oxidación del Ion Cianuro en Presencia de Aire y Catalizadores de Carbón

Activado y Alúmina, Impregnados con Cobre

Cargua J.*

*Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Química y Agroindustria, Quito, Ecuador

e-mail: [email protected]

Resumen: La práctica realizada tuvo como objetivo evaluar el proceso de oxidación del ion cianuro con aire en presencia de carbón activado y alúmina impregnados con cobre para lo cual se preparó un catalizador de alúmina con 2 g de alúmina y 50 mL de hidróxido de sodio 1.5 M que fueron calentados y precipitados con ácido clorhídrico para la formación de Gibbsita la cual

fue sometida un proceso de maduración, filtración lavado, calcinación y enfriamiento para después ser impregnada con cobre. Se agregó 1g de catalizador a 500 mL de una solución de cianuro de sodio en presencia de un flujo de 276 N L/h de aire y agitación continua, se tomaron alícuotas de 10 mL cada 10 min durante una hora y se titularon con nitrato de plata 1.73 g/L, se utilizó como indicador, KI al 10 %. El volumen consumido durante la titulación permitió determinar la variación de la concentración de ion cianuro en función del tiempo la cual se redujo aproximadamente a la mitad con ambos catalizadores en una hora, para el carbón activado se obtuvieron: eficacia de 0.66, módulo de Thielde de 1.31, constante de reacción de 0.81 h-1 mientras que para la alúmina activado se obtuvieron: eficacia de 0.7, módulo de Thielde de 1.19 y constante de reacción de 0.58 h-1, con lo cual se demostró que ambos catalizadores permiten la oxidación del ion cianuro obteniendo resultados similares, a su vez se demostró la influencia de la geometría del poro al estar directamente relacionada con el coeficiente de difusión.

Palabras clave: difusión, oxidación del ion cianuro, alúmina, carbón activado, módulo de ThieldeAbstract: The practice had an aim to evaluate the process cyanide ion oxidation with air in the presence of activated carbon and alumina impregnated with copper to which an alumina catalyst with 2 g of alumina and 50 mL of sodium hydroxide was prepared 1.5 M They were heated and precipitated with hydrochloric acid to form Gibbsite which underwent maturation, filtration washing, calcination and cooling and then be impregnated with copper. It was added 1g of catalyst to 500 mL of a solution of sodium cyanide in the presence of a flow of 276 NL / h air and continuous stirring, 10 mL aliquots every 10 min were taken for an hour and titrated with silver nitrate 1.73 g / L, was used as an indicator, 10% KI. The volume consumed during titration was allowed to determine the variation of the concentration of cyanide ion versus time which is reduced by about half with both catalysts in an hour, for the activated carbon were obtained: efficiency of 0.66, module Thielde of 1.31, reaction rate constant of 0.81 h-1 while for the activated alumina was obtained: efficacy of 0.7, module Thielde 1.19 and reaction constant of 0.58 h-1, which was shown that both catalysts allow oxidation cyanide ion with similar results, in turn influenced by the pore geometry to be directly related to the diffusion coefficient is shown.

Keywords: diffusion, oxidation of cyanide ion, alumina, activated carbon, module Thielde

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Los diagramas de Pourbaix permiten determinar las condiciones de trabajo más favorables para la disolución del cianuro como se observa en la Figura 1. Así es común trabajar a un pH >10.5; es decir al alcalino, de esta manera se asegura el impedimento de la formación de ácido cianhídrico el cual es altamente tóxico. Si se opera a un valor de pH menor que 10, el cianuro libre estará en mayor proporción como HCN, que es muy volátil a temperatura ambiente, y altamente tóxico. En la práctica se trabaja con valores de pH superiores a 10.5 para evitar la formación de HCN y favorecer la presencia del ion CN-.[4, 5] 1.1. El cianuro en solución

Como resultado del proceso de cianuración, de la degradación natural de los efluentes del proceso o del tratamiento químico de éstos, se forman diversos compuestos solubles relacionados con el cianuro, entre los que figuran: cianuro libre, cianuro WAD, cianuro SAD y cianuro insoluble. En conjunto reciben el nombre de cianuro total. [6]

Cianuro libre: En este tipo se encuentran el ion cianuro (CN .) que se disuelve en agua durante el proceso y e ácido cianhídrico (HCN) que se forma en la solución. El cianuro de sodio se disuelve en agua y forma el anión de sodio y el ion cianuro que posteriormente se combinará con el ion hidrógeno para formar ácido cianhídrico molecular como se observa en la ecuación (1). [7]

H+¿+CN .↔ HCN ¿ (1)

Que esta reacción se desplace hacia la derecha para formar ácido o a la izquierda para formar el ion dependo únicamente del pH. En condiciones normales de presión y temperatura, las concentraciones de HCN Y CN. Son iguales a pH de 9.4 como se puede observar en la figura 1. [7]

Figura 1. Diagrama de Porbaix para el sistema cianuro agua a 25 °C

Figura 1. Equilibrio HCN/CN. En función del pH

Sólo el CN. Forma complejos con los metales y únicamente el HCN es volátil a partir de soluciones acuosas, de ahí la importancia de controlar el pH y mantenerlo en valores elevados. [7]

1.2. Mecanismo de descomposición del ion cianuro

La descomposición del ion cianuro es altamente compleja sin embargo se ha considerado a su reacción de manera global tal que siga una cinética de primer orden [5]

ln ¿¿ (2)

Donde

k es la constante de velocidad de primer orden¿¿ la concentración inicial del ion cianuro y¿¿ la concentración del ion cianuro a un tiempo t.

Varios métodos han sido estudiados para tratar los efluentes cianurados, entre ellos la adsorción por carbón activado en donde el cianuro es adsorbido y después oxidado catalíticamente, la presencia de ciertos iones como el cobre hace que se elimine más fácilmente el cianuro al formarse un complejo cianuro-cobre que luego pasa a una columna de carbón activado granular [8]

1.3. Cinética de las reacciones catalíticas

En pastillas de catalizadores porosos, las reacciones ocurren en la interfase gas-sólido tanto en la parte externa como en la parte interna del poro. En las reacciones catalíticas varios procesos pueden ofrecer resistencia a la reacción, entre los cuales se encuentran: Resistencia a la película gaseosa, resistencia a la difusión en los poros, resistencia en la superficie, resistencia a la difusión de los productos en los poros, resistencia de la película gaseosa para los productos y resistencia al flujo de calor. [9,10]

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La etapa de difusión porosa es la etapa más lenta y la cual conduce a complicaciones alno estar relacionada con las demás resistencias que se conectan entre sí de manera simple. En este caso se debe evaluar cómo afecta la difusión al interior del poro. [9] Para un poro cilíndrico de catalizador en una reacción de primer orden se ha encontrado que la variación de la concentración a lo largo del poro puede ser representada como:∂2C A

∂ x2 −2kD

C A=0

(3)

La ecuación diferencial lineal (3) presenta la solución:

C A=M 1 emx+M 2 e−mx (4)Dónde

m=√ kD

(5)M 1 y M 2son constantes que dependen de las condiciones del borde del sistema con el que se trabaje, así: A la entrada del poro se tiene:C A=C As , para x=0 (6)Al no tener un flujo o movimiento de sustancias en el exterior del poro:dC A

dx=0 , para x=L (7)

Al efectuar las respectivas operaciones matemáticas se tiene:

M 1=C Ase

−mL

emL+e−mL y M 2=C Ase

mL

emL+e−mL (8)

Por lo tanto, el gradiente de concentración del reactante al interior del poro es:C A

CAs= em (L−x)+e−m (L−x)

emL+e−mL =coshm(L−x)

cosh mL(9)

La magnitud mL se denomina módulo de Thielde (φ)

La disminución de la velocidad de reacción debida a la difusión en los pors puede ser evaluada mediante el factor de eficacia ɛ. [9]

E= velocidad de reaccióncon difusiónvelocidad dereacciónsin difusion

(10)Para reacciones de primer orden en donde la velocidad es proporcional a la ecuación la eficacia se define como:

E=C A

C As= tanh mL

mL= tanh φ

φ(11)

A través de la figura 2 es posible establecer si la difusión en el poro modifica o no la velocidad de reacción; así, para valores de mL<0.5 la eficacia tiende a 1< es decir el efecto de la difusión porosa es despreciable mientras que para mL>5 la eficacia se define como E=1/mL y la difusión tiene una gran importancia en la velocidad de reacción. [9, 10]

Figura 2. Distribución y valor medio de la concentración del reactante de un poro de catalizador en función del módulo de Thielde

2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

La práctica se realizó en dos etapas. La primera etapa consistió en la preparación del catalizador de alúmina impregnada con cobre para lo cual se utilizaron 2 g de alúmina y 50 mL de hidróxido de sodio 1.5 M , la reacción se efectuó por calentamiento para producir hidróxido de aluminio el cual al disolverse completamente se llevó a un proceso de filtración, el filtrado o solución clarificada con un pH de 13-14 se precipitó con 10 mL de ácido clorhídrico al 10 % (porcentaje en peso), para llevarlo a un pH de 8-9 hasta obtener hidróxido de aluminio cristalizado en forma de gibbsita, la cual fue llevada a un proceso de maduración con 1g de semillas de hidróxido de aluminio a una temperatura de 85 °C durante 24 h, posteriormente se procedió a un proceso de filtración de donde se separó la solución salina de cloruro de sodio, el filtrado se lavó 3 veces para retirar la mayor cantidad de cloruro de sodio residual y someterlo a secado a una temperatura de 110 °C, el producto se evaluó mediante un análisis DRX para confirmar la formación de gibbsita. Una vez que el sólido seco se enfrió hasta temperatura ambiente se procedió a su calcinación en un horno tubular durante 4 h a una temperatura de 550 °C con una velocidad de calentamiento de 1 °C/min, el proceso en total duró 13 h, el producto calcinado se llevó a un desecador y a un nuevo análisis DRX para confirmar la formación de alfa alúmina. Una vez formado el catalizador se realizó la impregnación de

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cobre con 1.1 g de nitrato de cobre trihidratado por cada 10 g de alúmina obtenida y 100 mL de agua destilada, en agitación continua, el catalizador impregnado se lavó con agua destilada, se filtró, se secó, se calcinó a las mismas condiciones de la primera calcinación y finalmente se dejó enfriar.

En una segunda etapa se procedió a oxidar el cianuro con aire en presencia de carbón activado y de alúmina activada como catalizadores. Se depositaron 500 mL de una solución de cianuro de sodio en un vaso de precipitación a un pH = 10.5 y se agregó 1 g de catalizador, se tomó una alícuota inicial de 10 mL de la solución para titularla con nitrato de aluminio con una concentración de 1.73 g/L. Como indicador se utilizó yoduro de potasio al 10 %. Se utilizó como oxidante aire con un flujo de 276 N L/h. En el vaso de precipitación con cianuro de sodio se colocó la manguera de suministro de aire y el proceso se realizó bajo agitación continua. Se tomaron alícuotas de 10 mL cada 10 minutos durante una hora para ser analizadas igual que la muestra inicial. El volumen de la solución se repuso con 10 mL de agua por cada alícuota tomada..

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En las figura 3 se muestran la variación de la concentración del ion cianuro en función del tiempo al utilizar como catalizadores carbón activado impregnado con cobre y alúmina activada impregnada con cobre. Como se observa la concentración del ion cianuro tiende a disminuir conforme avanza el tiempo, así ambos catalizadores muestran una concentración d ion cianuro muy semejante en los primeros 20 min para luego cuando se utiliza carbón activado como catalizador se obtiene una concentración final de 116.51 mg/L mientras que al utilizar alúmina activada se obtiene una concentración de 137.69 mg/L, ambas a un tiempo de 60 min. La diferencia de concentraciones al utilizar los mencionados catalizadores es mínima, y ambos permiten la reducción del ion cianuro aproximadamente a la mitad de su concentración inicial. (Tabla 1)

En las figuras 4 y 5 se presentan las linealizaciones de la ecuación de cinética de primer orden para la reacción de cianuro de sodio con nitrato de plata. Ec (2)

0 10 20 30 40 50 60 700

50

100

150

200

250

300

C CN (mg/L) conc arbón activadoC CN (mg/L) con Alúmina

Tiempo (min)

Conc

entr

ació

n (m

g/L)

Figura 3. Variación de la concentración de ion cianuro en función del tiempo

0 10 20 30 40 50 60 704.24.44.64.8

55.25.45.65.8

f(x) = − 0.0134724106292616 x + 5.52585220778807R² = 0.986779878767636

Series4 Linear (Series4)

tiempo (min)

Ln ([

CN-])

Figura 4. Logaritmo natural de la concentración del ion cianuro en función del tiempo utilizando como catalizador carbón activado

En la figura 4 se observa que la linealización le la concentración del ión cianuro presenta un coeficiente de correlación muy cercano a 1 (Tabla 1) lo cual permite obtener una aproximación bastante acertada de la constante de reacción del sistema representada por la pendiente de la recta, mientras que en la figura 5 se muestra la misma representación pero para cuando se trata la solución cianurada en presencia de alúmina activada como catalizador para la cual el coeficiente de correlación presenta un valor más bajo que el del carbón activado, esto debido al segundo punto en la figura 6 donde la concentración es de 206.54 mg/L a un tiempo de 10 min, dicho dato representa un valor atípico dentro del rango de concentraciones el cual pudo haberse debido a una incorrecta medición del volumen de nitrato de plato en el punto de viraje de la solución oxidada al titularla.

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0 10 20 30 40 50 60 704.44.64.8

55.25.45.65.8

f(x) = − 0.00965658131599039 x + 5.4873271815013R² = 0.941285388762097

Series2 Linear (Series2)

tiempo (min)

Ln ([

CN-])

Figura 5. Logaritmo natural de la concentración del ion cianuro en función del tiempo utilizando como catalizador alúmina activada

Tabla 1. Resultados obtenidos para la recuperación de cobre

Catalizador Carbón activado Alúmina activada

[CN−1 ] (mg/L) 174,01 184,60

ε 0,66 0,70

φ 1,31 1,19

k (h-1) 0,81 0,58

R2 0,99 0,94

La tabla 1 permite comparar los valores obtenidos para los catalizadores analizados. Así, para el carbón activado se obtuvo una concentración promedio de 174.01 mg/L con una eficacia del 0.66 mientras que para la alúmina la concentración media del ion cianuro fue de 84.60 con una eficacia del 0.70. Al formarse el complejo cianuro-cobre se observan eficacas del proceso relativamente altas. En este caso la selección de uno de los catalizadores para su aplicación dependería exclusivamente del costo de producción de cada uno de ellos y de su capacidad de recuperación al utilizarlos continuamente durante los diferentes procesos; ya que los dos arrojan resultados similares para la oxidación del ion cianuro.

La cercanía entre los valores de ambos catalizadores según la figura 4 muestran que la concentración del reactante desciende lentamente a medida que se desplaza al interior del poro, en este caso se observa en la tabla 1 una leve influencia de la difusión sobre la velocidad de reacción que en el caso del carbón activado al tener un módulo de Thiele (φ) inferior al de la alúmina presenta una mayor constante de reacción, es decir al utilizar este catalizador se puede decir que la reacción se produce mucho más rápido que al utilizar alúmina.

Con respecto a los coeficientes de correlación se observa una mejor aproximación en el caso del carbón activado, mientas que en el caso de la alúmina el coeficiente es de 0.94 debido a la presencia de valores atípicos. (Figura 3)

En la tabla 2 se presenta una comparación entre los valores de longitud característica, constante m y coeficiente de difusión tanta para carbón activado como para alúmina. Así se puede evidenciar una clara diferencia entre la longitud característica de los poros de carbón activado y los de alúmina, siendo para el primero valores superiores en 10 veces a los del segundo. La longitud característica está directamente relacionada con la constante m y el coeficiente de difusión, así al incrementarse la longitud característica también lo hacen m y el coeficiente. A su vez al considerar la geometría del poro se observa que para catalizadores de placas planas se tiene una mayor longitud característica y en consecuencia un mayor coeficiente de difusión, a diferencia de si se utilizaran pastillas de catalizador en forma cilíndrica o esférica. Esto debido a que si el tamaño del poro es pequeño como en el caso de la alúmina, las moléculas del gas, en lugar de chocar con moléculas semejantes chocan más frecuentemente con las paredes del poro, al tratarse de poros cilíndricos o esféricos esta posibilidad se incrementa con lo cual el coeficiente de difusión disminuye. (Izquierdo, 2004, p.188)

Tabla 2. Longitud característica, constante m y coeficiente de difusión para carbón activado y alúmina

Tipo de

Poro

Carbón activado (3,57 mm) Alúmina (74 um)

Plano Cilíndrico Esférico Plano Cilíndrico Esférico

L* (m) 1,79E-03 8,93E-04 5,95E-04 3,70E-05 1,85E-05 1,23E-05

m (m-

1) 7,34E+02 1,47E+03 2,20E+03 3,22E+04 6,43E+04 9,65E+04

D (m2/h) 1,50E-06 3,75E-07 1,67E-07 5,60E-10 1,40E-10 6,22E-11

4. CONCLUCIONES

El carbón activado y la alúmina activada impregnados con cobre permiten la oxidación del ion cianuro con eficacias del 0.66 y 0.7 respectivamente

La reacción de oxidación del ion cianuro se realiza de forma más rápida al catalizarla con carbón activado cuya constante de velocidad fue de 0.81 h-1, frente a 0.58 h-1, valor obtenido para la constante de reacción catalizada con alúmina

Los módulos de Thiele para el carbón activado y la alúmina fueron de 1.31 y 1.19 de tal manera que existe una leve influencia de la adsorción en el interior del poro.

La geometría del poro está directamente relacionada con el coeficiente de difusión, así para catalizadores de pacas planas se obtienen mayores coeficientes de difusión

El pH durante la reacción de oxidación se mantuvo en valores mayores a 10.5 para evitar la formación de ácido cianhídrico.

REFERENCIAS

[1]. M. Logsdon, K. Hagelstein y T. Mudder. (2001).El manejo del Cianuro en la extracción de Oro. . [Online], Available:

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http://www.panoramaminero.com.ar/ICMME.pdf

[2]. C. Reyes, F. Carrillo y M. Sánchez.“Oxdación de cianuro en disolución acuosa mediante ozonización en presencia de carbón activado modificado.” Dialnet vol 27(1), p 1. Mar, 2013.

[3]. F. Nava et al. “Análisis químico de cianuro en el proceso de ciauración: revisión de los principales métodos”, Rev. de Metalurgia vol 43(1), pp. 20-22. Feb, 2007.

[4]. D. Pesántez, E. de la Torre y A. Guevara. “Influencia de ion cúprico y del cobre metálico en la oxidación de cianuro libre con aire y carbón activado”, Rev. Politecnica. vol 29(1), pp. 1-2. Jun, 2007.

[5]. M. Adams. The chemical behavior of cyanide in the extraction of gold. 1. Kinetics of cyanide loss in the presence anda absence of activated carbon J. S. Afr. Inst. Min. Metall vol 90(2), pp. 1-2. Feb, 19900.

[6]. P. Gómez. (2012). Degradación de Cianuros mediante Oxidación química en efluentes industriales. [Online], Available: http://digibuo.uniovi.es/dspace/bitstream/10651/3986/6/TFM_PatriciaGomezLeiva.pdf

[7]. F. Cárdenas, et. al. (2010). Cianuración de efluentes auríferos. [Online]. Available: en https://www.u-

cursos.cl/usuario/27d1b90415d4029652708fa347c18e40/mi_blog/r/1_LIXIVIACION_DE_MINERALES_MEDIANTE_PILAS_Y_BATEA1.pdf

[8]. O. Mamanni. (2007).Implementación de procesos de destrucción de cianuro con sulato ferrosos y peróxido de hidrógeno. [Online], Available: http://cybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/795/1/mamani_eo.pdf

[9]. J. Conesa. (2006). Reactores catalíticos heterogéneos. [Online], Available: http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/15296/1/Tema1_catalizadores_rua.pdf

[10]. LEVENSPIEL. Reacciones catalizadas por sólidos. Ingeniería de las Reacciones Químicas. Editorial: Reverté S. A., Barcelona, España, 2007, pp 505-522.

[11]. J. izquierdo, F. Cunill, J. tejero, M. iboorra y C. Fité. “Adsorción”. Cinética de las reacciones químicas.Editorial: Edicions Universitat de Barcelona. Barcelona. 2004. P.188

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ANEXOS

Datos experimentales y datos bibliográficos

Tabla A.1. Datos experimentales

tiempo (min)

Carbón activadoVolumen de AgNO3

(mL)

Alúmina activadaVolumen de AgNO3

(mL)

0 5 5

10 4 3,9

20 3,6 3,6

30 3,1 3,3

40 2,7 3,1

50 2,4 2,9

60 2,2 2,6

Ejemplos de cálculo

Los siguientes ejemplos de cálculo se presentan para el análisis de Carbón activado para los primeros datos de las tablas respectivas.

1. Cálculo de la masa de nitrato de platamAgN O3

=[ AgN O3 ]∗V AgN O3

mAgN O3=1.73

g AgN O3

L∗5 mL∗1L

1000 mL=0.00865 g AgN O3

2. Cálculo de la concentración del ion cianuroLa reacción del cianato de sodio con nitrato de plata se representa como:

A gN O3+2 NaCN → AgNaC N2+NaN O3

7

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[ CN ]−¿=

0.00865 g AgNO 3

10 mL∗1mol AgN O3

169.83 g Ag N O3∗1mol Ag

1mol AgN O3∗1mol CN−¿

1mol Ag∗26 g CN−¿

1mol CN−¿=267.79 mgL

¿¿¿¿

3. Cálculo del logaritmo natural de la concentración

ln [ CN ]−¿=ln 267.79=5.59¿

4. Cálculo de la concentración promedio del ion cianuro

[ CN ]−¿=

∑n=1

n

[CN ]−¿

n=174 mg

L¿ ¿

5. Cálculo de la eficiencia

ε= [CN ]−¿

[CN ]0−¿

=174 mg

L

27.79 mgL

=0.68¿

¿

6. Cálculo del modulo de Thielde

ε= tanh φφ

De donde al reemplazar la eficiencia y resolver la ecuación se obtiene φ=1.31

7. Cálculo de la longitude característica

a. Placa plana

L¿Placa plana=r=

dP

2

L¿Placa plana=

3.57 mm2

∗1 m

1000 mm=0.00179 m

b. Cilindro

L¿Cilindro=

r2=

d P

4

L¿Cilindro=

3.57 mm4

∗1m

1000 mm=0.000893 m

c. Esfera

L¿Esfera=

r3=

dP

6

L¿Esfera=

3.57 mm6

∗1 m

1000 mm=0.000595m

8. Cálculo de la constante m

m= φL¿

Placa plana

= 1.310.00179 m

=0.0734 m−1

9. Cálculo del coeficiente de difusión

8

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Oxidación del Ion Cianuro en Presencia de Aire y Catalizadores de Carbón Activado y Alúmina, Impregnados con Cobre _________________________________________________________________________________________________________________________

D= km2 =

0.81h

0.0734 m−12=0.0000015 m2

h

En las tablas A.3 y A.4 se muestran los valores obtenidos de los cálculos realizados para la linealización tanto para carbón activado como para alúmina.

Tabla A.3. Datos para el cálculo de la constante cinética de la reacción catalizada con carbón activado

tiempo (min) V AgNO3 (mL) m AgNO3 (g) AgNO3 (g/L) [ CN ]−¿¿con

carbón activado

[ CN ]−¿¿ (mg/L) con

carbón activadoln [ CN ]−¿¿

0 5 0,00865 0,865 0,26479072 264,790722 5,57893979

10 4 0,00692 0,692 0,21183258 211,832578 5,35579624

20 3,6 0,006228 0,6228 0,19064932 190,64932 5,25043572

30 3,1 0,005363 0,5363 0,16417025 164,170248 5,10090399

40 2,7 0,004671 0,4671 0,14298699 142,98699 4,96275365

50 2,4 0,004152 0,4152 0,12709955 127,099547 4,84497061

60 2,2 0,003806 0,3806 0,11650792 116,507918 4,75795923

Tabla A.4. Datos para el cálculo de la constante cinética de la reacción catalizada con alúmina activada

tiempo (min) V AgNO3 (mL) m AgNO3 (g) AgNO3 (g/L) [ CN ]−¿¿con

carbón activado

[ CN ]−¿¿ (mg/L) con

carbón activadoln [ CN ]−¿¿

0 5 0,00865 0,865 0,26479072 264,790722 5,57893979

10 3,9 0,006747 0,6747 0,20653676 206,536763 5,33047843

20 3,6 0,006228 0,6228 0,19064932 190,64932 5,25043572

30 3,3 0,005709 0,5709 0,17476188 174,761877 5,16342434

40 3,1 0,005363 0,5363 0,16417025 164,170248 5,10090399

50 2,9 0,005017 0,5017 0,15357862 153,578619 5,03421261

60 2,6 0,004498 0,4498 0,13769118 137,691176 4,92501332

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