Modelamiento termoquímico y de la especiación iónica del sistema electrolítico cuso4 – h2so4 – h2o en el rango de temperatura 0 – 100 °c

Abstract

En este trabajo se han desarrollado modelos que permiten estimar conjuntamente la especiación iónica y propiedades, tales como: actividad del agua, solubilidades, densidad y conductividad iónica en el sistema electrolítico CuSO4 – H2SO4 – H2O en el rango de temperatura 0 – 100 °C, el cual forma la base de los procesos hidrometalúrgicos de producción de cátodos de cobre vía electro-obtención y de sulfato de cobre pentahidratado. Para ello, se efectuó una parametrización de los modelos matemáticos requeridos, tales como: el modelo de interacción iónica de Pitzer, la EOS HKFmoRR y la ecuación Casteel-Amis, mediante el uso del programa computacional PHREEQC en acople el software de optimización PEST. Esto permitió obtener desviaciones estándar de un 0,3%, 1,2%, 0,3% y 14,6% en actividad del agua, solubilidades de CuSO4·5H2O, densidades y conductividades iónicas, respectivamente, en el sistema ternario estudiado. Los resultados de la especiación iónica calculada en el sistema ternario CuSO4 – H2SO4 – H2O mostraron que las especies principales son: Cu2+, SO42−, CuSO40, H+ y HSO4−. La estabilidad del ion sulfato (sulfato libre) disminuye a medida que aumenta la concentración total de ácido sulfúrico, por efecto de la asociación iónica de complejos como: HSO4−, CuSO40 y H2SO40. Este trabajo aporta con nuevos valores de los parámetros de interacción de Pitzer en función de la temperatura, principalmente los relacionados a los complejos neutros H2SO40 y CuSO40 (𝜆��𝑛��𝑖�� y 𝜁��𝑛��𝑖��𝑗��). Los modelos desarrollados contribuirían a la mejora de los sistemas de control automático y al monitoreo de soluciones de electrólitos mediante su aplicación en sensores-virtuales o soft-sensors.