Thermodynamic study of metal sulphides conversion to oxides in hydrometallurgy

Estudio termodinámico de la conversión de sulfuros metálicos en óxidos en hidrometalurgia

Este trabajo presenta el estudio termodinámico de la conversión de sulfuros metálicos en óxidos del concentrado de sulfuros de CuAg como producto final tras la lixiviación mecanoquímica de la tetraedrita. La conversión de sulfuros en óxidos se lleva a cabo mediante lixiviación por oxidación en solución de NaOH. El cálculo termodinámico se realizó para el concentrado de sulfuros que contiene los siguientes sulfuros: CuS, CuFeS₂, FeS, Sb₂S₃, As₂S₃, Bi₂S₃ y HgS. Sobre la base del cambio de la energía libre de Gibbs (ΔG°) y la constante de equilibrio (K), la conversión de sulfuros metálicos en óxidos de la evaluación cualitativa de la reacción química puede ocurrir como resultado de las capacidades de reacción termodinámica.

INTRODUCCIÓN

El estudio termodinámico de la conversión de sulfuros metálicos en óxidos se aplica al procesamiento hidrometalúrgico del concentrado de tetraedrita. Las investigaciones de laboratorio se realizaron con concentrado de tetraedrita de la mina de Mária-Rožňava en Eslovaquia con una composición química de 21 % Cu, 11 % Sb, 28 % S, 1 % As, 2 % Zn, 0,2 % Ag y 1 % Hg. Los análisis de rayos X revelan las siguientes proporciones de fases dominantes: 41 % Tetraedrita (Cu₄ Sb₄ S₁₃ ), 12 % Calcopirita (CuFeS₂ ) y 25 % Pirita (FeS₂ ) [1-4].

PARTE EXPERIMENTAL

La relación entre la eficiencia termodinámica de la conversión de sulfuros metálicos en óxidos y los valores iniciales de NaOH y O2 se calculó utilizando el software HSC Chemistry basado en la composición de equilibrio de los reactantes y los productos de reacción utilizados como entradas para el cálculo [5-10]. Las composiciones de equilibrio evaluadas y la eficiencia termodinámica caracterizan la parte cuantitativa de las reacciones químicas. Así, es posible considerar la termodinámica química cuantitativa [11].

La conversión de sulfuros metálicos también se examinó al desarrollar proyectos tecnológicos [12-13].

Se calculó la eficiencia termodinámica de la conversión de sulfuro metálico en óxido para las siguientes reacciones químicas

CuS + 2NaOH + 2O₂ = CuO + Na₂SO₄ + H₂O (1)

CuS + 2NaOH + 1,75 O₂ = 0,5 Cu₂O + Na₂SO₄ + H₂O (2)

2CuFeS₂ + 8NaOH + 8,5 O₂ =

2CuO + Fe₂O₃ + 4 Na₂SO₄ + 4H₂O (3)

3CuFeS₂ + 12NaOH + 12,5 O₂ =

3CuO + Fe₃O₄ + 6Na₂SO₄ + 6H₂O (4)