Cinético

1. Universidad Técnica de Esmeraldas – Luis Vargas Torres
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (México)
“Síntesis, caracterización y estudio
cinético de descomposición y
cianuración de jarositas argentíferas”.
Eleazar Salinas R., Eduardo Cerecedo S., Juan Hernández A., Franklin Reina,
Rafael Plaza, Elizabeth Cachingre & María Potosí.
II Congreso Internacional de Ciencia, Tecnología, Innovación y Emprendimiento
OCTUBRE 2014. Guaranda - Ecuador

2. CONTENIDO
• RESUMEN.
• ANTECEDENTES.
• COMPUESTOS JAROSÍTICOS SINTÉTICOS.
• RESULTADOS.
• INCORPORACIÓN DE ESPECIES TÓXICAS.
• CONCLUSIONES
• BIBLIOGRAFÍA.

3. • Caracterización.
3
• Síntesis de compuestos jarosíticos (Ag, NH4,
Pb, Rb, K & Na)
• Estudio cinético de descomposición y
cianuración alcalina.
• Comparación con una jarosita industrial.
• Incorporación de As en la estructura de
compuestos jarositicos.
• Tratamiento de efluentes contaminados con
Hg, Cr, Co y As.

4. La familia de los compuestos jarosíticos está
representada por:
MFe3 (SO4)2 (OH)6
Donde M puede ser alguno de los cationes
siguientes: H3O+, Na+, K+, Rb+, Ag+, NH4
+, Tl+,
½ Pb+ o ½ Hg+.
4

5. Estos compuestos son de interés tanto para
mineralogistas como para metalurgistas,
principalmente para aquellos dedicados a la
Metalurgia Extractiva.
Jarositas encontradas en la naturaleza:
J-H3O, J-Na, J-K, J-Ag, J-NH4 y J-Pb
5

6. 6
Compuesto Referencia Resultados
Jarorita de plomo
argentífera
Hydrometallurgy,
34 (1994) 279 -
291
• Partículas esféricas cristalinas.
• Cianuración; descomposición
(lenta) y complejación (rápida).
• Cinética de núcleo decreciente y
control químico.
• Ea = 51 a 105 kJ/mol
• Ordenes de reacción que van de
0.4 a 1
Jarosita de Plata Hydrometallurgy
55 (2000) 153 -
163
• El proceso de la cinética es
controlado por la reacción
química.
• Orden de reacción de 0.6 para
descomposición y 0.5 para
cianuración
• Energías de activación 43 y 80
kJ/mol

7. 7
Compuesto Referencia Resultados
Jarosita Industrial Hydrometallurgy,
60 (2001) 237 -
246
• Curvas de descomposición con
periodos de inducción y
conversión progresiva.
• Partículas de franklinita como
núcleos.
• Ordenes de reacción, 1.1 (NaOH),
0.8 (NaOH/NaCN) y 0.15 (NaCN).
• Energías de activación 77 y 46
kJ/mol.
Jarosita de
Amonio
Hydrometallurgy
70 (2003) 153 –
161
• Residuos Amorfos.
• Los iones amonio pasan a la
solución y queda un residuo
amorfo de hidróxidos.
• Proceso de control químico y
mixto.
• Ordenes de reacción 0.4 y 0.65
• Energías 70 y 26 (mayor [NaCN))
kJ/mol

8. 8
Compuesto Referencia Resultados
Jarosita de
Rubidio
Metallurgical and
Materials Transaction
Volume 23B, October
2012, 1027 - 1033
• El periodo de conversión
progresiva se caracteriza por la
liberación de iones sulfato y
rubidio a la solución.
• El proceso de descomposición
presenta un orden de reacción de
0.94 y energía de activación de
91.3 kJ/mol
• Para la cianuración el orden fue de
0.62 y la energía de activación de
43.5 kJ/mol

9. 9
Decomposition kinetics of Argentian Lead jarosite in NaOH Media. J. Mex. Chem. Soc., 2011, 55 (4),
208-213.

10. Characterization and alkaline decomposition-cyanidation
kinetics of industrial ammonium jarosite in NaOH media.
Hydrometallurgy 60 (2000) 237 – 246. E. Salinas et al.
10

11. 11
Kinetics of alkaline decomposition and cyanidation of argentian ammonium jarosite in lime medium.
Hydrometallurgy 70 (2003) 153 – 161. E. Salinas et al.

12. 12
Kinetics of alkaline decomposition and cyaniding of argentian rubidium jarosite in NaOH medium.
Metallurgical and Materials Transactions B, Volume 43B, October 2012, 1027 – 1033. E. Salinas et al.

13. Difracción de Rayos X.
13

14. 14

15. 15
Naturaleza de la Reacción

16. Naturaleza de la Reacción
16

17. 17
Jarosita de Amonio

18. 18
[MeAg] Fe2(SO4)2(OH)6 + OH(aq)
 Fe(OH)3(s) + Ag(OH) + Me(OH)(aq) + 2SO4(aq) + H2O

19. El arsénico es uno de los elementos químicos
que causan severo daño a la naturaleza.
Técnicas de eliminación de arsénico.
Tecnología de las jarositas como medio
alterno.
Estabilidad de los compuestos jarosíticos.
19

20. Síntesis
20
Parámetro Cantidad
Fe2(SO4)3 0.3mol/L
Na2SO4 0.2mol/L
As5+ 0.027mol/L = 5g/L
H2SO4 0.01mol/L → pH 2.1
Temperatura 92°C
Agitación 500min-1
Tiempo 24h

21. Caracterización.
21
Especie
Composición encontrada
(%)
Técnica de
análisis
Fe3+ 28.84 Volumetría
SO4
2- 41.83 Gravimetría
As5+ 0.56 EAA
Na+ 4.11 EAA
OH-
O++24.19 Diferencia

22. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo
Reacción de precipitación de la arsenojarosita de
soNda+io+: 3Fe3+ + 2SO4
2- + 6H2O NaFe3(SO4)2(OH)6 + 6H+
xAsO4
3- + xH+ + NaFe3(SO4)2(OH)6 NaFe3(SO4)2(AsO4)x(OH)6-x(H2O)x + xSO4
2-
Fórmula química aproximada de la arsenojarosita de sodio
sintetizada:
Na0.87(H3O)0.13Fe2.50(SO4)1.95(AsO4)0.05(OH)4.45(H2
O)1.55
Por simplicidad se toma:
NaFe3(SO4)2-x(AsO4)x(OH)6 =
NaFe3(SO4)1.95(AsO4)0.05(OH)22

23. 23
SEM - EDS

24. 24
SEM - EDS

25. Análisis Granulométrico.
Malla Diámetro (μm)
% en peso
retenido
120 125 0.53
170 90 0.53
200 75 0.53
270 53 1.11
325 44 12.99
400 37 39.23
500 25 45.07 25

26. 26
Difracción de Rayos - X

27. 27
Naturaleza de la Reacción
Curva de descomposición alcalina Representación del Modelo cinético.

28. Seguimiento de la reacción por DRX de la descomposición alcalina de la arsenojarosita de sodio en
medio NaOH, , pH = 12.87, malla 400 = 37μm, 30°C y 500min-1..
28
Seguimiento por DRX

29. Espectro de EDS correspondiente al punto A en la figura.
Espectro de EDS correspondiente al punto B en la figura.
Imagen de la arsenojarosita de sodio a 10min de
descomposición. Los puntos A y B corresponden a las
zonas de análisis de EDS.
29
Seguimiento por SEM - EDS

30. Reacción de descomposición de la arsenojarosita
de sodio:
La reacción de descomposición de la arsenojarosita de sodio en medio
alcalino conduce a un precipitado amorfo compuesto por hidróxido de hierro
(III) y arseniato adsorbido sobre la superficie del hidróxido.
NaFe3(SO4)2-x(AsO4)x(OH)6 (s) + (3-x)OH-
(aq)
Na+
(aq) + (2-x)SO4
2-
(aq) + (3-x)Fe(OH)3 (gel) + xFeAsO4 (s)
30
NaFe3(SO4)2-x(AsO4)x(OH)6 (s) + (3-x)OH-
(aq)
Na+
(aq) + (2-x)SO4
2-
(aq) + 3Fe(OH)3 (gel) + xAsO4
-3
(s)

31. 31
Estudio cinético en medio NaOH.
Efecto concentración de NaOH.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Log Kexp
Log [OH-]
Efecto de la concentración OH- en la velocidad de reacción, n=0.74, para el rango de
concentraciones de [OH-1] =0.1014-0.00384mol/L., para concentraciones
<0.00384mol/L, n=0.

32. 32
Estudio cinético en medio NaOH.
Efecto Temperatura.
Efecto de la temperatura en la velocidad de reacción, Ea = 55kJ/mol para
el rango de temperaturas de 20-60°C.
0
-0.5
-1
-1.5
-2
-2.5
-3
-3.5
-4
2.90 3.00 3.10 3.20 3.30 3.40 3.50
Ln Kexp (min-1)
1000/T (K-1)

33. 33
Estudio cinético en medio NaOH.
Efecto Tamaño de Partícula.
12
9
6
3
Efecto del tamaño de partícula en la velocidad de reacción, para tamaños
de 75, 53, 45 y 38μm.
0
0 5 10 15 20
Kexp x103 (min-1)
1/d0 X 100 (μm-1)
|

34. 34
Conclusiones
La síntesis de los compuestos jarosíticos resulta
en un compuesto que coincide con la fórmula
general [MeH3OAg]Fe3(SO4)2(OH)6.
Este tipo de compuesto consiste de agregados
semi - esféricos de cristales rombohédricos
interconectados en una estructura compacta.
La descomposición y cianuración alcalinas
presentan un período de inducción, durante el
cual no se observan cambios en la superficie de
las jarositas.

35. En el periodo progresivo se caracteriza por la
liberación de iones alcalinos y sulfatos hacia la
solución.
Durante la cianuración la plata pasa igual a la
solución donde es rápidamente complejada.
Los residuos de la descomposición y cianuración
alcalinos son de naturaleza amorfa y están
formados por hidróxidos de hierro.
El compuesto formado en la planta industrial
tiene similar comportamiento durante la
descomposición y cianuración alcalina.
35

36. Se logró la incorporación del Ag en la estructura
de los compuestos jarosíticos y su
estabilización.
El proceso puede ser usado para la
inmovibilazación de otras especies tóxicas tales
como Hg, Cr o Co.
Determinar parámetros que permitan el
desarrollo de un método de tratamiento de
efluentes contaminados.
36

37. 37
Bibliografía
“Synthesis, thermo chemistry and kinetics of alkaline decomposition of
rubidium jarosite in Ca(OH)2 media”, M. Perez-Labra, A. Romero-
Serrano, E. Salinas, E. O. Avila and M. Reyes. Metallurgical and Materials
Transactions B. Volume 43B, August 2012, ISSN: 1073-5615, DOI:
10.1007/s11663-011-9601-7, pp. 773 – 780.
“Kinetics of alkaline decomposition and cyaniding of argentian rubidium
jarosite in NaOH medium”, Eleazar Salinas Rodríguez, Francisco Patiño
Cardona, Eduardo Cerecesdo Sáenz, Miguel Pérez Labra, Marius Ramírez
Cardona, Volume 43 B, Octubre 2012. ISSN: 1073-5615, DOI:
10.1007/s11663-012- 9697-4, pp. 1027-1033.
CHAPTER IN BOOK: IPMI 32nd Ann. “Synthesis and Characterization of
Rubidium Argentian Jarosite”, E. Salinas R., E. Cerecedo S., F. Patiño C.,
M. Ramírez C., G. Juárez L., J. Hernández A., I., Rivera L. & F. Pérez M., in
C-: Precious Metals and Technology During Volatile Times. Proceedings,
Curran Associates Inc. 57 Morehouse Lane, Red Hook, NY. USA, Volume
2. pp. 778 – 785. ISBN: 9781605606095 (2008).

38. 38
“Decomposition and cyanidation kinetics of the argentian ammonium
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Leticia Hernández, Miguel Pérez, Eleazar Salinas, and Martín Reyes. J.
Mex. Chem. Soc. 2007, 51 (2), 59-66. ISSN 1870 – 249X.
CHAPTER IN BOOK: European Metallurgical Conference 2007, “Synthesis
of the argentian plumbojarosite and its reaction stoichiometry in NaOH
and NaCN media” F. Patiño C., E. Salinas R., J.J, Canales S., P_Ávila_P., I.
Rivera L., J.M. González L., M. Reyes P., in Proceedings. GDMB (Editor).
Volume 3, (Zinc and Lead) pp. 1209 – 1220. ISBN: 978-3-940276-06-3.
“Cinética de la descomposición y cianuración de la jarosita de plomo
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Rivera Landero, J.M. González Lara, P. Ávila, E. Salinas Rodríguez, M.
Pérez Labra. XII ENTUME / VII MSHMT, Ouro Petro, Brasil – Minas Gerais,
Brasil, November 20 to 24, 2007. Volume II pp. 27 – 36, ISBN:
978.85.288-0054-8.

39. 39
“Kinetics of alkaline decomposition and cyanidation of argentian
ammonium jarosite in lime medium”, F. Patiño, M. Cruells, A. Roca, E.
Salinas and M. Pérez, Hydrometallurgy 70 (2003), 153-161. (Holland).
“Factores que afectan al crecimiento de partículas de jarosita de amonio
argentífera sintética” , Eleazar Salinas, Martín Reyes, Francisco Patiño,
Ma. Teresa Méndez, Isauro Rivera, Antonia Martínez and Leticia
Hernández, Journal of the Mexican Chemical Society, Vol. 46, No. 1, pp.
67-72, January – March 2002. (México).
“Characterization and alkaline decomposition-cyanidation kinetics of
industrial ammonium jarosite in NaOH media”, E. Salinas, A. Roca, M.
Cruells, F. Patiño, D.A. Córdoba, Hydrometallurgy, 60 (2001), 237-246.
(Holland).
“Cyanidation kinetics of argentian jarosite in alkaline media”, M. Cruells,
A. Roca, F. Patiño, E. Salinas, I. Rivera, Hydrometallurgy, 55 (2000) .
153-163. (Holland).

40. 40
CHAPTER IN BOOK: Precious Metals 1999. “Cyanidation kinetics of
synthetic argentian amoniojarosite”, E. Salinas R., F. Patiño C., A. Roca V.
and M. F. Illescas L., in Proceedings of the Twenty - Third International
Precious Conference Acapulco, México, Edited by: Dr. Corby Anderson
Camp - Montana Tech. Chapter 11. Pp.127 – 145. ISBN # 1 - 881825 -
27 - 2 USA (1999).
“Descomposición de plumbojarosita argentífera en medio CaO”, F. Patiño
C., I. Rivera L., A. Arenas F., D. A. Córdoba M., L. Hernández C. and E.
Salinas R., Journal of the Mexican Chemical Society, Vol. 42, No. 3, pp.
122-128, 1998. (México).
“Alkaline decomposition-cyanidation of argentian natrojarosite”, F.
Patiño, E. Salinas, M. Cruells and A. Roca, Hydrometallurgy, 49 (1998),
323-336, (Holland).

41. “GRACIAS”
41