Estimación de la acidez libre en aguas ácidas mediante la aplicación de un sensor virtual

Abstract

El presente trabajo desarrolla un sensor virtual para la estimación de la estimar la acidez libre en soluciones ácidas representativas de la industria minera, integrando metodologías experimentales clásicas como el “Método de Gran”, simulaciones geoquímicas y análisis computacional. La motivación surge de la necesidad de contar con métodos más robustos para el control químico de soluciones ácidas en la industria minera con altas concentraciones de metales, donde las técnicas convencionales de medición pueden verse afectadas por interferencias iónicas, precipitación de especies metálicas y variabilidad instrumental. En la primera etapa, se determinó experimentalmente la acidez libre mediante titulación ácida aplicando el “Método de Gran”, que me permite identificar el punto equivalente de las soluciones. Se trabajo con tres soluciones sintéticas (solución A, B y C) formuladas a una concentración de 0,02 m, compuestas por sulfato Férrico (Fe2(SO4)3∙9H2O), sulfato Ferroso (FeSO4∙7H2O), sulfato Cúprico (CuSO4∙5H2O) y ácido Sulfúrico (H2SO4). Además, se utilizó como referencia para el método, una solución industrial de refino (solución D) proveniente de la planta Catemu (Cemin). Las titulaciones ácidas se realizaron utilizando NaOH 0,3 N y se monitorearon las mediciones con sensores Pasco (pH, contador de gotas inalámbrico PS-3214 y temperatura) y un titulador potenciométrico automático (Hanna). El método demostró ser confiable y reproducible(...). The present work develops a virtual sensor for the estimation of free acidity in acidic solutions representative of the mining industry, integrating classical experimental methodologies such as the “Gran Plot Method”, geochemical simulations, and computational analysis. The motivation arises from the need for more robust methods for the chemical control of acidic solutions in the mining industry with high metal concentrations, where conventional measurement techniques may be affected by ionic interferences, precipitation of metallic species, and instrumental variability. In the first stage, free acidity was experimentally determined by acid–base titration using the “Gran Plot Method”, which allows identification of the equivalence point of the solutions. Three synthetic solutions (Solutions A, B, and C) were prepared at a concentration of 0,02 m, composed of ferric sulfate (Fe2(SO4)3∙9H2O), ferrous sulfate (FeSO4∙7H2O), cupric sulfate (CuSO4∙5H2O), and sulfuric acid (H2SO4). In addition, an industrial refining solution (Solution D) from the Catemu plant (Cemin) was used as a reference. Acid titrations were carried out using 0,3 N NaOH, and measurements were monitored with Pasco sensors (pH, wireless drop counter PS-3214, and temperature) and an automatic potentiometric titrator (Hanna). The method proved to be reliable and reproducible(...).