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UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA
ESTUDIO FENOMENÓLÓGICO DE LA RECUPERACIÓN DE UN
RESIDUO INDUSTRIAL LÍQUIDO MINERO ÁCIDO
JOSÉ ALEJANDRO SOLAR FORNAZZARI
Santiago de Chile
2002
UNIVERSIDAD DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
ESTUDIO FENOMENÓLÓGICO DE LA RECUPERACIÓN DE UN RESIDUO INDUSTRIAL LÍQUIDO MINERO ÁCIDO
JOSÉ ALEJANDRO SOLAR FORNAZZARI COMISIÓN EXAMINADORA: CALIFICACIONES:
Nota (Nº) Nota (Letras) Firma PROFESOR GUÍA: SR. LEANDRO HERRERA Z. ________ __________ ________ PROFESOR CO-GUÍA: SR. JESÚS CASAS DE PRADA ________ __________ ________ PROFESOR INTEGRANTE: SR. JOSÉ HERNANDEZ P. ________ __________ ________ NOTA FINAL EXAMEN DE TÍTULO: ________ __________
MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL EN BIOTECNOLOGÍA
SANTIAGO DE CHILE
DICIEMBRE 2002
2
INDICE
RESUMEN ..................................................................................................................6
1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................7
1.1 Descripción general de una planta de ácido sulfúrico.............................................7 1.1.1 Limpieza de gases y enfriamiento ....................................................................8 1.1.2 Secado de los gases .......................................................................................9 1.1.3 Conversión de SO2 a SO3 ................................................................................9 1.1.4 Absorción de SO3...........................................................................................10
1.2 Descripción del Proyecto y Justificación ...............................................................11 2. OBJETIVO GENERAL..........................................................................................12
2.1 Objetivos específicos ............................................................................................12 3. ANTECEDENTES .................................................................................................13
3.1 Procesos de precipitación.....................................................................................13 3.1.1 Aspectos termodinámicos de la precipitación química. ..................................13
3.2 Precipitación de sulfuros metálicos.......................................................................14 3.2.1 Propiedades del ácido sulfhídrico ..................................................................15 3.2.2 Precipitación de sulfuros metálicos ................................................................19 3.2.3 Cinética de precipitación de sulfuros metálicos..............................................23
3.3 Precipitación de hidróxidos metálicos ...................................................................24 4. METODOLOGÍA ...................................................................................................26
4.1 Programa computacional PHREEQC (Versión 2). ................................................26 4.1.1 Limitaciones del programa .............................................................................27 4.1.2 Metodología de trabajo en PHREEQC V. 2.0.................................................29
4.2 Programa computacional SuperPro Designer Versión 4.55®...............................29 4.3 Programa computacional HSC Versión 3.02®......................................................30
5. DESARROLLO .....................................................................................................31
5.1 Características de la corriente en estudio.............................................................31 5.1.1 Especiación corriente de entrada. ..................................................................32
5.2 Diagrama de flujos propuesto ...............................................................................34 5.3 Neutralización primaria con Hidróxido de Calcio. .................................................36
5.3.1 Preparación de lechada de cal. ......................................................................37 5.3.2 Resultados neutralización primaria. ...............................................................37
5.4 Solubilidad de H2S en medios ácidos. ..................................................................39 5.5 Reacción con ácido sulfhídrico. ............................................................................43
5.5.1 Resultados reacción con H2S.........................................................................43
3
5.6 Sedimentación primaria. .......................................................................................45 5.7 Neutralización final. ..............................................................................................45
5.7.1 Resultados neutralización final.......................................................................46 5.8 Sedimentación final. .............................................................................................46
6. ELEMENTOS DE ANÁLISIS ECONÓMICO.........................................................48
7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS...........................................................................52
8. CONCLUSIONES. ................................................................................................55
9. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................56
10. ANEXOS. ............................................................................................................58
Anexo Nº1: “Especiación Corriente de Entrada”. ........................................................58 Anexo Nº2: “Especiación Neutralización primaria”. ....................................................59 Anexo Nº3: “Especiación Reacción con H2S”. ............................................................60 Anexo Nº4: “Especiación Neutralización Final”...........................................................61 Anexo Nº5: “Resultados Programa PHREECQ”. ........................................................62
4
INDICE DE TABLAS Y FIGURAS
Tabla Nº3.1: “Solubilidad de H2S en medios acuosos.”……………………………….….19
Tabla Nº3.2: “Valores de productos de solubilidad de algunos sulfuros metálicos.”.….20
Tabla Nº3.3: “Productos de solubilidad de varios hidróxidos metálicos a 25ºC.”……....25
Tabla Nº5.1: “Especiación corriente de entrada.”…………………………………….……33
Tabla Nº5.2: “Valores de h+ y h-.”……………………………………………………………40
Tabla Nº5.3: “Valores hG.”…………………………………………………………………….40
Tabla Nº5.4: “Valores de la constante de Henry para H2S en agua en función de
la Temperatura.”…..……………………………………………………………………….…...41
Tabla Nº6.1: ”Principales resultados económicos”…………………………………….…..48
Tabla Nº6.2: “Especificación de principales equipos y costos FOB (Precios 2002).”.…48
Tabla Nº6.3: “Sumario costo operacional anual.”……………………………………….….49
Tabla Nº6.4: “Costos electricidad.”……………………………………………………….….50
Tabla Nº6.5: “Sumario costos materias primas.”……………………………………….…..50
Tabla Nº6.6: “Sumario capital fijo estimado (Precios 2002).”………………………….….51
Figura Nº3.1: “Solubilidad de H2S en agua.”……………………………………………….16
Figura Nº3.2: “Solubilidad de H2S en soluciones acuosas.”……………………………...18
Figura Nº3.3: “Diagrama de precipitación de sulfuros metálicos.”……………………….21
Figura Nº3.4: “Productos de solubilidad de algunos sulfuros metálicos en función
de la temperatura.”………………………………………………………………………….....23
Figura Nº4.1: “Interfaz del programa PHREECQ.”………..……………………………....27
Figura Nº5.1: “Composición corriente de entrada.”…………………………………….....32
Figura Nº5.2: “Diagrama de flujos propuesto.”…………………………………………….35
Figura Nº5.3: “Resultados neutralización primaria.”……………………………………....38
Figura Nº5.4: “Solubilidad H2S en medio ácido.”……………………………………….….42
Figura Nº5.5: “Resultados reacción con H2S.”………………………………………….….44
Figura Nº5.6 “Resultados neutralización final.”…………………………………………….46
5
RESUMEN En este trabajo se establecen las bases fenomenológicas y de proceso de la
recuperación de una línea efluente de una planta de ácido sulfúrico, conteniendo altas
concentraciones de metales contaminantes, en particular: arsénico, hierro, y aluminio,
entre otros. Tal proceso permitiría tener una circulación interna de las corrientes de una
planta de ácido y lograr una producción más limpia.
Para conseguir este objetivo se estudiaron y determinaron las condiciones
termodinámicas óptimas para la formación de sulfuros metálicos, utilizando como
agente precipitador ácido sulfhídrico (H2S). Además se formarán hidróxidos metálicos
como consecuencia de las etapas de alcalinización con una lechada de cal al 15%,
presentes en el proceso desarrollado.
Las reacciones que se llevarán a cabo en las distintas etapas del proceso se
simularon computacionalmente y se obtuvo como resultado una alta reactividad entre el
H2S y los metales presentes en el efluente a tratar. De esta forma se logró reducir la
concentración de metales en solución como arsénico y fierro desde 105 ppm a menos
de 10-1 ppm, y una concentración menor a 10 ppm para metales como el zinc, silicio y
plomo. Se utilizó como base un flujo de 25 [m3/hr] de efluente a tratar. Los resultados de
la simulación permitieron diseñar un reactor continuo agitado de 11,6 m3 para la
reacción con H2S, al cual deben ser alimentados aproximadamente 428 [Kg/hr] del gas.
El análisis con respecto a la solubilidad del ácido sulfhídrico en medios ácidos
con alto contenido de sulfato permitió establecer que la disminución de su solubilidad,
con respecto a la misma en agua, no es suficiententemente importante como para ser
considerada una limitante de la reacción de formación de sulfuros.
Un análisis económico preliminar entrega como resultado un capital de inversión
de aproximadamente US$7,8 millones con un costo operacional preliminar de US$6,7
millones, faltando incluir la disposición de los residuos sólidos conteniendo compuestos
de arsénico, los que son ambientalmente peligrosos y no estables.
6
1. INTRODUCCIÓN
Los variados procesos de uso y explotación de los recursos naturales han tenido
como consecuencia de su crecimiento a lo largo del tiempo, la necesidad de readecuar
las tecnologías existentes y desarrollar nuevas con el fin de permitir un desarrollo en
armonía con las necesidades productivas y ambientales asociadas a los procesos de
extracción. Dentro de estas actividades se encuentra la minería. La metalurgia
extractiva se ha visto en la necesidad de realizar nuevas inversiones para tratar las
emisiones, tanto líquidas como gaseosas que deben cumplir con las normas
ambientales
Los procesos de refinación de minerales sulfurados de la minería del cobre por
procesos pirometalúrgicos se han visto en la necesidad de buscar procesos de gran
escala para tratar sus emisiones, obteniendo productos ambientalmente aceptados y
que a la vez obtengan productos económicamente rentables. De esta forma la
introducción de plantas de ácido sulfúrico se ha convertido en una solución para el
tratamiento de los gases emitidos en las etapas de fundición, permitiendo además
obtener producto, aunque de escaso valor económico.
Sin embargo, la introducción masiva de estas plantas genera efluentes con alta
concentración de ácido y metales, los que deben ser tratados previamente a su
disposición final. Además por presentarse en fase líquida son de un manejo ambiental
más difícil que los sólidos.
Es por esto que se estudiarán los procesos asociados que permitan una
eliminación de los metales contaminantes que impiden la reutilización de la corriente de
ácido sulfúrico efluente de la planta de ácido.
1.1 Descripción general de una planta de ácido sulfúrico.
Para comprender el proceso que se abarcará en este estudio se hace necesario
revisar los conceptos básicos del funcionamiento de las plantas de ácido que permitan
identificar los puntos más relevantes del estudio. Las etapas principales de las plantas
7
de ácido, se pueden resumir en: limpieza de gases, secado, conversión catalítica del
SO2 a SO3 y absorción del SO3 en agua.
1.1.1 Limpieza de gases y enfriamiento
En esta etapa el gas que contiene SO2 y SO3 abandona los hornos, conteniendo
nitrógeno, oxígeno, polvo, humo metálico, vapor de agua y algunas impurezas del
mineral en las formas halógenos (flúor, cloro), selenio y arsénico.
La eliminación parcial o total de las impurezas gaseosas y líquidas se efectúa en
un tren de limpieza cuyos equipos incluyen: torre de humidificación, estanque
sedimentador, torre de humidificación, lavador de gases, torre de enfriamiento y
precipitadores electrostáticos de neblina ácida.
El gas proveniente de la cámara de mezcla, entra a la torre de humidificación. El
gas se lava con ácido débil, cuya concentración varía alrededor de 30% en H2SO4, y
el gas se enfría por el contacto con el líquido en contra corriente. El ácido débil es
recirculado en la torre sin enfriarlo y las impurezas más pesadas son enviadas a un
estanque sedimentador conteniendo principalmente polvo y arsénico. Desde la torre
de humidificación el gas se envía al lavador de gases, donde entra a favor de
corriente con ácido débil. El gas nuevamente se enfría y se retienen casi la totalidad
de las impurezas, principalmente, arsénico y selenio. Luego el gas es conducido a la
torre de enfriamiento. Nuevamente ácido débil se recircula en su interior a través de
un relleno en contra corriente lo que permite retirar parte de la neblina ácida, los
cloruros, el vapor de agua, y también todos los compuestos fluorados. Debido al
contacto de ácido con una concentración 30% en H2SO4, con el gas húmedo el
líquido es enfriado en intercambiadores de calor, para seguir posteriormente
recirculando el ácido a través de la torre. Cada cierto período parte de este ácido es
mezclado con una solución de silicato de sodio, necesaria para hacer reaccionar el
flúor del gas y de este modo retirarlo del sistema. La presencia de flúor en el gas en
etapas posteriores, como son secado y absorción produciría daños estructurales en
el revestimiento del ladrillo antiácido de las torres. El gas frío, parcialmente
purificado, pasa a los precipitadores electrostáticos húmedos, que son unidades que
operan de a pares en paralelo. En estos la mayor parte de la neblina ácida y
8
partículas de polvo, es eliminada por precipitación eléctrica. El ácido débil
acumulado en el fondo de los precipitadores es enviado al estanque de la Torre de
Enfriamiento, así mismo este ácido es utilizado desde la torre, para el lavado de las
unidades de Electrofiltros ubicadas en el techo de cada unidad con el propósito de
mantener los electrodos limpios de polvo, para favorecer el contacto eléctrico.
1.1.2 Secado de los gases
El gas limpio y frío es conducido a la etapa de secado en donde se reduce la
humedad.
Aquí el gas es puesto en contacto con ácido al 96% de concentración, en una
torre de relleno cerámico con flujo en contra corriente. Debido a que la reacción de
agua y ácido es exotérmica, el calor debe ser retirado mediante un enfriador de
tubos y carcaza, con agua refrigerante circulando por los tubos y el ácido por la
carcaza. El ácido, de este modo circula desde el estanque de almacenamiento
impulsado por una bomba, hacia el tope de la torre de secado, así mismo el gas que
abandona la torre lo hace libre de humedad. Para evitar el transporte de neblina en
el gas, la torre tiene dispositivos para capturar el rocío o neblinas ácidas que de lo
contrario llegarían al ventilador principal de la planta y luego a la etapa de
conversión.
1.1.3 Conversión de SO2 a SO3
Los gases al abandonar la torre de secado, son conducidos mediante un
soplador a la etapa de conversión. El equipamiento esta compuesto por: ventilador,
intercambiadores de calor gas-gas, convertidor catalítico, precalentador y caldera
de calor residual.
La reacción deseada en esta etapa es:
SO2 + 0.5 O2 SO3
Para esto gas es conducido mediante un soplador centrífugo hacia los
intercambiadores de calor. El paso por cuatro etapas de este convertidor generará el
calor necesario que se aprovechará en los intercambiadores gas-gas para calentar o
enfriar, según sea el caso, el gas que está en proceso. Dicho aumento de
9
temperatura en el convertidor se debe a que la reacción de formación del SO3 a
partir de oxígeno y SO2, efectuada en presencia de un catalizador de pentóxido de
vanadio, es exotérmica, por lo tanto se genera un calor de reacción que es
aprovechado para calentar el gas frío que entra al convertidor.
1.1.4 Absorción de SO3
El gas convertido en la etapa anterior pasa a la siguiente para producir ácido
sulfúrico. Los equipos principales son: torre de absorción, intercambiadores de calor,
estanque de almacenamiento, intercambiador ácido producto, torre de adsorción de
SO2, estanque ácido producto, c himenea de gases a la atmósfera.
La reacción deseada en esta etapa es:
SO3 + H2O H2SO4
El gas que entra a la torre de absorción se pone en contacto con ácido en contra
corriente de 98% de concentración. Producto de esta absorción se genera calor, el
cual es retirado de la torre por medio de un intercambiador de tubos y carcaza. El
ácido es conducido desde un estanque por medio de una bomba vertical hacia el
tope de la torre por donde escurre por gravedad. El gas abandona la torre pasando
por un dispositivo que capta el rocío y luego por una serie de eliminadores de
neblina tipo Vela, para emitir solamente gases de acuerdo a las normas vigentes. El
SO3 absorbido genera un ácido más concentrado el cual se nivela a la concentración
de 98,5% que es la de producción. El volumen en exceso de ácido en esta torre es
enviado al estanque de almacenamiento de producto donde es enfriada.
Esta breve descripción del funcionamiento general de una planta de ácido sulfúrico
resulta suficiente para identificar los puntos y parámetros más relevantes desde el punto
de vista de un proceso que pueda amortiguar el impacto ambiental y aumentar las
opciones de alcanzar una producción más limpia.
10
1.2 Descripción del Proyecto y Justificación
Parte del funcionamiento de las plantas de ácido genera efluentes relacionados
con la recirculación de los líquidos ácidos usados principalmente en las etapas de
lavado y secado, ya que aquí se mezclan corrientes con una menor concentración de
ácido para eliminar impurezas y lograr reacciones que permitan a los gases avanzar a
las etapas de conversión y absorción libres de contaminantes que podrían dañar los
equipos utilizados en dichas etapas, disminuyendo la eficiencia del proceso y la calidad
del ácido producido.
La línea efluente de la planta de ácido tiene un alto contenido de metales,
principalmente arsénico, hierro, aluminio, zinc, cobre y silicio, dependiendo del mineral
que esté en el proceso de extracción, y presenta una alta acidez del orden de 35%. El
presente proyecto busca establecer las condiciones y bases para permitir la formación
de los sulfuros metálicos mediante el contacto del EPAC (efluente planta de ácido) con
ácido sulfhídrico. Los sulfuros formados podrían presentar una baja solubilidad en
medios ácidos (pH=2 a 3 aproximadamente), lo que los haría precipitar permitiendo su
disposición como productos sólidos ambientalmente estables. Con la remoción de los
contaminantes metálicos de la línea efluente se puede recircular la línea ácida al
proceso de producción de ácido sulfúrico, teniendo de esta forma una circulación
interna de las corrientes de la planta, lo que permite avanzar hacia un proceso de
emisión nula (tecnologías “limpias”). Esto contribuye sustancialmente al problema de
emisión actual de las fundiciones de cobre del país, ya que se evita la emisión de los
anhídridos de azufre, de las formas SOx, donde x puede ser 2 ó 3, en fase gaseosa y
también la emisión de residuos industriales líquidos de alto contenido ácido de difícil
manejo y con graves daños potenciales al ambiente.
11
2. OBJETIVO GENERAL El objetivo principal de este trabajo es establecer bases fenomenológicas para un
proceso de extracción de metales contaminantes de una línea efluente de ácido
sulfúrico para permitir su recirculación al proceso, consiguiendo de esta forma tener una
circulación interna de las corrientes de la planta y lograr una producción más limpia en
la minería de sulfuros de cobre.
2.1 Objetivos específicos
Para poder cumplir el objetivo principal es necesario tener en cuenta las etapas
que se deberán cumplir en busca de una conclusión final que permita lograr este
objetivo. De esta forma objetivos específicos son:
La revisión de la química de las reacciones del azufre y de la formación de
sulfuros metálicos poco solubles involucrados y de otras especies como
hidróxidos y sulfatos.
Proponer un diseño preliminar de un proceso que permita conseguir el objetivo
general, indicando las operaciones a realizar en cada etapa, tanto como los
flujos y sus composiciones.
Realizar un breve dimensionamiento de equipos.
Obtener elementos de factibilidad económica.
12
3. ANTECEDENTES
3.1 Procesos de precipitación
Los procesos de precipitación han sido usados a lo largo de la historia tanto en
términos de separación como en términos de recuperación de metales desde una fase
líquida. Precipitación es la formación de un producto sólido desde la solución como
resultado del aumento de la concentración o de la adición de un compuesto químico a la
solución.
Un proceso de precipitación puede ser usado para separar un grupo de metales
de otros, tanto con el propósito de remover las impurezas o constituyentes metálicos
menores, o para la recuperación desde la solución del metal mayor. También puede ser
usada en procesos de recuperación de metales en solución en bajas concentraciones,
previo a que dicha solución sea descartada.
3.1.1 Aspectos termodinámicos de la precipitación química.
Cuando una sal medianamente soluble alcanza el equilibrio con una cantidad
limitada de agua se produce una disolución parcial con una disociación en iones.
Cuando se establece el equilibrio para una sal, MmPn, donde M puede ser un metal, P
en este caso será azufre, m y n el número de átomos de cada elemento.
(3.1) −+ +⇔ yz
nm nPnMPM
y la constante de equilibrio termodinámico puede ser expresada en términos de las
actividades por
nM
np
mM
s pa
aaK
m
yz −+ ×= (3.2)
Debido a que por convención la actividad de un sólido puro condensado es tomada
como unidad,
(3.3) np
mMs yz aaK −+ ×=
13
Ks es referido como el producto de solubilidad, y han sido determinados para la mayoría
de las sales medianamente solubles o insolubles. Debido a que esos valores son
pequeños los coeficientes de actividad iónica serán cercanos a la unidad y el producto
de solubilidad puede ser igualmente expresado en término de concentraciones
(3.4) [ ] [ nymzs pMK −+ ×= ]
]
donde [X] representa la concentración de la especie X.
Habrá una tendencia termodinámica a la precipitación si, al adicionar un ión
precipitante, , a una solución conteniendo iones, el producto de las
concentraciones iónicas (actividades estrictamente) exceda el producto de solubilidad.
Cuando se establece el equilibrio y se produce la precipitación, la concentración de los
iones metálicos en solución puede ser calculada a partir de
−yp +zM
[ ] [ nys
mz pKM −+ = (3.5)
Si el exceso de iones es mayor a ~10−yp -3 M podría ser necesario introducir el
coeficiente de actividad iónica para tomar cuenta del efecto de fuerzas iónicas más
significativas.
3.2 Precipitación de sulfuros metálicos
La estequiometría global de la precipitación de iones metálicos Mm+ polivalentes,
desde una solución acuosa es representada por:
(3.6) ++ +=+ HMSSHM sgac 2)()(2
2)(
la que se completa tomando en cuenta la disolución del gas H2S, y su posterior
disociación a HS- y S2-.
Paso 1: Transferencia de H2S desde la fase gaseosa y disolución a la fase acuosa
(3.7) )(2)(2 acg SHSH ⇔
14
Paso 2: Disociación de H2S para dar iones sulfuro
(a) H2 (3.8) +− +⇔ HHSS ac)(
(b) −HS (3.9)
+− +⇔ HS 2
Paso 3: Reacción entre aniones sulfuro y cationes metálicos
(3.10) HMSMHS +⇔+ +− 2
(3.11) 22 MSMS ⇔+ +−
+
3.2.1 Propiedades del ácido sulfhídrico
El sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico, H2S) es un agente capaz de precipitar
un número de sulfuros metálicos, algunos de los cuales pueden ser precipitados
selectivamente desde la solución mediante ajustes apropiados de pH.
El H2S es un gas soluble en agua1 y, como ácido dibásico débil, se disocia en
dos etapas
(3.12) −+ +⇔ HSHSH ac )(2
y
(3.13) −+− +⇔ 2SHHS
Para (3.12)
SH
HSH
aaa
K2
1−+ ×
= (3.14)
y para (3.13)
15
1 La solubilidad del H2S en medios ácidos como el que se quiere analizar, difiere de la misma en agua y se analizará más adelante.
−
−+ ×=
HS
SH
aaa
K 2
2 (3.15)
donde K1 y K2 representan las constantes de ionización de las reacciones (3.12) y
(3.13) respectivamente.
La solubilidad del ácido sulfhídrico, como es común, aumenta con la presión
parcial de H2S en la fase gaseosa, puesto que se comporta según la ley de Henry
(Figura 3.1). Figura Nº 3.1: “Solubilidad de H2S en agua2”
El equilibrio que representa la disolución en agua es:
(3.16) )(2)(2 acg SHSH ⇔
16
2 SIMONS C. S., Hydrogen sulphide as a Hydrometallurgical Reagent, Unit Processes in Hydrometallurgy, Wadsworth, M. E. & Davies, F. T. (Eds), Gordon & Breach, 1964, p.592-616.
de donde
[ ])(2
)(2
)(2
)(2 )()(2
g
ac
g
ac
SH
SHac
SH
SHsol P
SHaa
Kγ×
==
donde es la concentración en la fase acuosa, [ ] )(2 acSH
es el coeficiente de actividad de H)(2 )( acSHγ 2S en la fase acuosa
es la presión parcial de H)(2 gSHP2S en la fase acuosa.
A 25ºC la concentración de saturación de H2S en agua bajo una presión parcial
de una atmósfera de H2S es aproximadamente 0.09 molar 3. De los valores de (3.14) y
(3.15) a condiciones estándar de 25ºC (K1= 1.02 x 10-7 y K2= 1.66 x 10-14) 4 y asumiendo
que las actividades pueden ser representadas adecuadamente por las concentraciones5
se tiene
[ ] [ ]
[ ]21
2
22
21 1069.1−−+
×=×
=×SH
SHKK (3.17)
y para condiciones estándar a 25ºC y una atmósfera de presión de H2S
[ ] [ ]2
222 105.1
+
−− ×
=H
S (3.18)
o
[ ] pHS 2105.1loglog 222 +×= −− (3.19)
De la ecuación (3.19) se puede ver que la concentración del ión sulfuro es una
función del pH y que puede ser calculada para cualquier valor de pH.
( )( 8.21log21 2 += −SpH )
(3.20)
3 SIMONS C. S., Hydrogen sulphide as a Hydrometallurgical Reagent, Unit Processes in Hydrometallurgy, Wadsworth, M. E. & Davies, F. T. (Eds), Gordon & Breach, 1964, p.592-616. 4 RAO S. R., HEPLER L. G.; Equilibrium constants and thermodynamics of ionisation of aqueous hydrogen sulphide, Hydrometallurgy, 1966/67, Vol. 2, p.293.
17
5 Esta suposición no es válida cuando se tienen fuerzas iónicas que deban ser consideradas, como es el caso de una solución salina a bajo pH.
Por un aumento de una unidad en el pH la concentración del ión sulfuro aumenta
en dos órdenes de magnitud. De los tres factores principales que afectan la
concentración del ión sulfuro, pH, PH2S y la temperatura, el pH de la solución tiene
ampliamente el mayor efecto en los casos prácticos.
La presencia de otros solutos en solución puede influenciar indirectamente la
concentración del ión sulfuro (y por ende la de HS-) debido a su efecto en la solubilidad
del H2S como resultado de la modificación del valor del coeficiente de actividad
(γ ). A altas concentraciones de sal (Ej. 2.5M (NH)(2 )( acSH 4)2SO4), se ha mostrado que
la solubilidad decrece6. Para altas fuerzas iónicas el efecto solo puede cuantificarse por
vía experimental.
Figura Nº3.2: “Solubilidad de H2S en soluciones acuosas”.”Solución ácida”
aproximadamente 0.35M en sales de sulfato, conteniendo 10 a 15 g/lt H2SO4.7
6 7SIMONS C. S., Hydrogen sulphide as a Hydrometallurgical Reagent, Unit Processes in Hydrometallurgy, Wadsworth, M. E. & Davies, F. T. (Eds), Gordon & Breach, 1964, p.592-616.
18
Tabla Nº3.1: “Solubilidad de H2S en medios acuosos8”
Temperatura ºC
Presión psia Solvente Solubilidad
gramos/litro 66 50 Agua 4,8
Sulfato ácido 4,7 34% (NH4)2SO4 1,6
121 100 Agua 6,9 Sulfato ácido 5,1 34% (NH4)2SO4 2,0
Se ha comprobado que, para una precipitación selectiva, la concentración del ión
sulfuro puede ser más efectivamente controlada a través de un ajuste apropiado del pH
de la solución que contiene los metales y que mayores temperaturas y presiones son
beneficiosas a la hora de producir efectivas tasas de precipitación.
3.2.2 Precipitación de sulfuros metálicos
Para un sulfuro metálico, MmSn,
(3.21) −+ +⇔ 2nSmMSM z
nm
y el producto de solubilidad puede ser expresado estrictamente como
(3.22) ns
mMs aaK z −+ ×= 2
Valores de productos de solubilidad de variados sulfuros metálicos se presentan
la Tabla Nº 3.2.
19
8 SIMONS C. S., Hydrogen sulphide as a Hydrometallurgical Reagent, Unit Processes in Hydrometallurgy, Wadsworth, M. E. & Davies, F. T. (Eds), Gordon & Breach, 1964, p.592-616.
Tabla Nº3.2: “Valores de productos de solubilidad de algunos sulfuros metálicos9”
Sulfuro Metálico Producto de solubilidad a 25ºC Ks log Ks
a 100ºC Ks log Ks
Ag2S 7.94 x 10-51 -50.1 - -
Bi2S3 1.0 x 10-100 -11.0 - -
CdS 1.58 x 10-26 -25.8 6.31 x 10-23 -22.2
CoS 5.01 x 10-22 -21.3 6.31 x 10-20 -19.2
Co2S3 1.2 x 10-126 -125.9 - -
CuS 7.94 x 10-37 -36.1 2.00 x 10-30 -29.7
Cu2S 2.00 x 10-53 -47.7 - -
FeS 7.94 x 10-19 -18.1 2.51 x 10-16 -15.6
HgS 2.00 x 10-53 -52.7 - -
MnS 3.16 x 10-11 -10.5 - -
NiS 3.98 x 10-20 -19.4 2.51 x 10-19 -18.6
PbS 3.16 x 10-28 -27.5 6.31 x 10-26 -25.2
ZnS 2.00 x 10-25 -24.7 1.26 x 10-21 -20.9
Aplicando la relación [ ] pHS −2 a los valores de los productos de solubilidad, es
posible calcular el pH al cual la precipitación de un sulfuro metálico en particular es
termodinámicamente posible. Alternativamente, puede ser determinada la tendencia
termodinámica de un sulfuro metálico a precipitar a un pH dado.
El producto de solubilidad puede ser convenientemente representado en forma
diagramática. La ecuación (3.22) puede ser arreglada como:
n
SsmM
aKa z −+ = 2 (3.23)
o
man
mKa Ss
M z
−
+ −=2logloglog (3.24)
20 9 Valores a 25ºC obtenidos de Smith & Martell, a 100ºC Simons.
La ecuación anterior es la base de las curvas mostradas en el Diagrama de
precipitación de sulfuros (Figura Nº 3.3). Para iones metálicos de actividad unitaria
(3.25) )log()log( 2−=Ss anK
y por lo tanto los valores de correspondientes a cero a lo largo del
tope del diagrama entrega directamente los valores de para ambos sulfuros
metálicos tanto uni como bivalentes.
−2logS
a +zMalog
sKlog
Figura Nº3.3: “Diagrama de Precipitación de sulfuros Metálicos”10.
21
10 JACKSON ERIC; Hydrometallurgical Extraction and Reclamation, Ellis Harwood Ltd., John Wiley and Sons Inc., 1986.
El punto sobre una curva particular para la actividad de un ión metálico dado
entrega en el eje x la actividad del ión sulfuro a la cual la precipitación del sulfuro
metálico no puede ocurrir, pero bajo éste la precipitación se ve termodinámicamente
favorecida.
El diagrama indica que los valores de Ks para los sulfuros Bi2S3, HgS, Ag2S,
Cu2S y CuS son tan pequeños que existe una tendencia termodinámica a su
precipitación a cualquier pH. Incluso a un pH de -2, el producto de la actividad iónica
para 1x10-6 M Cu2+ es alrededor de cuatro órdenes de magnitud mayor que el producto
de solubilidad. A pH 0 la precipitación selectiva de cualquier sulfuro metálico bajo Co2+,
Ni2+, Fe2+ y Mn2+ es termodinámicamente factible.
De igual forma a pH 3 los sulfuros de cobalto y níquel precipitan
preferencialmente en presencia de Mn2+. Sin embargo, en experiencias prácticas se ha
observado que a temperatura ambiente no se produce la precipitación del sulfuro de
níquel.
La temperatura de la solución también afecta el valor de Ks para los distintos
sulfuros metálicos, como se aprecia en la Figura 3.4. De esta forma los valores de Ks
pueden ser ajustados a la temperatura de la solución para realizar con mayor exactitud
la precipitación selectiva de los sulfuros.
22
Figura 3.4: “Productos de solubilidad de algunos sulfuros metálicos en función de la Temperatura.”11
3.2.3 Cinética de precipitación de sulfuros metálicos
Se podría esperar que la reacción de un metal bivalente con iones de sulfuro
(3.25) MSSM ⇔+ −+ 22
fuera una reacción homogénea de acuerdo a una cinética química de segundo orden
normal. Sin embargo, el agente precipitador es un gas, ácido sulfhídrico, y la reacción
global (ecuación (3.6)) involucra varias etapas, las cuales han sido consideradas
previamente (ecuaciones (3.7), (3.8), (3.9), (3.10) y (3.11)), que incluyen el cambio de
fase , la disolución y la disociación de H2S y la reacción de los cationes metálicos con
los aniones sulfuro para formar sulfuros metálicos.
23
11 SIMONS C. S., Hydrogen sulphide as a Hydrometallurgical Reagent, Unit Processes in Hydrometallurgy, Wadsworth, M. E. & Davies, F. T. (Eds), Gordon & Breach, 1964, p.592-616.
Una presión parcial constante de H2S en la fase gaseosa en un estado
estacionario, y en condiciones de rápida transferencia de masa, probablemente sean
capaces de mantener una concentración de ión sulfuro razonablemente constante en la
fase acuosa a un pH bajo. Como consecuencia la reacción (3.25) tenderá a
comportarse como una reacción seudo-uni molecular obedeciendo una cinética de
primer orden.
3.3 Precipitación de hidróxidos metálicos Varios iones metálicos hidrolizados forman hidróxidos medianamente insolubles y
la reacción general puede ser representada por:
(3.26) ++ +=+ nHOHMOnHM n
m )(2
aunque el proceso es más complicado debido a que la mayoría de los cationes
metálicos son acuosos.
Cuando un hidróxido metálico esta en equilibrio con agua, se disocia
parcialmente en iones
(3.27) −+ +⇔ nOHMOHM m
n)(
y su producto de solubilidad queda expresado como
(3.28) nOHMs aaK m −+ ×=
Algunos valores de productos de solubilidad se muestran en la Tabla Nº 3.3. A
partir de estos datos es posible determinar la tendencia termodinámica de un hidróxido
metálico a precipitar a un pH dado o alternativamente calcular el pH bajo el cual no se
produce hidrólisis.
24
Tabla Nº 3.3: “Productos de solubilidad de varios hidróxidos metálicos a 25ºC”12
Hidróxido metálico Producto de solubilidad Ks log Ks
AgOH 1.95x10-8 -7.71 Al(OH)3 3.16x10-34 -33.5 Be(OH)2 5.01x10-22 -21.3 Ca(OH)2 6.46x10-6 -5.2 Cd(OH)2 4.47x10-15 -14.4 Co(OH)2 1.26x10-15 -14.9 Co(OH)3 3.16x10-45 -44.5 Cr(OH)3 1.58x10-30 -29.8 Cu(OH)2 4.79x10-20 -19.3 Fe(OH)2 7.94x10-16 -15.1 Fe(OH)3 1.58x10-39 -38.8 Mg(OH)2 7.08x10-12 -11.2 Mn(OH)2 1.58x10-13 -12.8 Ni(OH)2 6.31x10-16 -15.2 Ti(OH)4 1.0x10-53 -53.0 Zn(OH)2 3.47x10-17 -16.5
De esta forma se puede concluir que para lograr condiciones termodinámicas
que permitan la formación de sulfuros, es necesario llevar la corriente a un pH de
aproximadamente 3, que asegure que casi la totalidad de los metales presentes formen
sulfuros con las especies disociadas del H2S. Además se puede anticipar que los
procesos de neutralización de la corriente para llevarla al pH requerido, contribuirán a
establecer las condiciones para la formación de hidróxidos metálicos y de yeso
(CaSO4:2H2O) ya que estas especies se encuentran en forma insoluble a este nivel de
pH.
25 12 Smith & Martell, 1976.
4. METODOLOGÍA
4.1 Programa computacional PHREEQC (Versión 2)13. PHREEQC versión 2 es un programa computacional escrito en lenguaje de
programación C, que ha sido diseñado para realizar una amplia variedad de cálculos de
aguas geoquímicas a baja temperatura. PHREEQC está basado en un modelo de
asociación iónica acuosa y es capaz de realizar especiaciones y cálculos de índices de
saturación; reacciones batch y cálculos de transporte unidimensional que involucren
reacciones reversibles e irreversibles.
PHREEQC versión 2 es capaz de simular reacciones químicas en aguas
naturales o contaminadas. Se basa en el equilibrio químico de soluciones acuosas
interactuando con minerales, gases y soluciones sólidas. Entre las variadas reacciones
geoquímicas capaz de simular se encuentran entre otras:
• Mezcla de aguas
• Adición de reacciones irreversibles a la solución
• Fases disueltas y precipitadas para alcanzar el equilibrio con la fase acuosa
• Efectos del cambio de temperatura
• Equilibrio de intercambio iónico
• Equilibrio de fase gaseosa a presión fija
• Reacciones controladas cinéticamente
• Equilibrio solución – sólidos
La información analítica para balance de moles puede ser definida para cualquier
estado de valencia o combinaciones de estados de valencia para un elemento. La
distribución de elementos redox entre sus estados de valencia puede ser referida a un
potencial de oxidación específico o a cualquier par redox para el cual exista la
información disponible. PHREEQC permite que la concentración de un elemento sea
ajustada para obtener el equilibrio (o un índice de saturación específico o una presión
26 13 Disponible en http://water.usgs.gov/programa/
parcial de gas) con una fase específica. La composición de la solución puede ser
especificada con una variedad de unidades de concentración.
Figura Nº 4.1: “Interfaz del programa PHREEQC”.
4.1.1 Limitaciones del programa PHREEQC es un programa geoquímico general aplicable a variados ambientes
hidrogeoquímicos. Sin embargo, deben ser consideradas varias limitaciones.
Modelo acuoso PHREEQC utiliza la asociación iónica y expresiones de Debye Hückel para
simular la no idealidad de las soluciones acuosas. Este tipo de modelo es adecuado a
bajas fuerzas iónicas pero pudiera colapsar a fuerzas iónicas mayores (del rango de
aguas de mar y superiores). La otra limitación del modelo acuoso es la falta de
27
consistencia interna de la información en las bases de datos. Dos de las bases de
datos, phreeqc.dat y wateq4f.dat, son consistentes con el modelo acuoso de WATEQ4F
(Ball and Nordstrom, 199114) y la compilación de Nordstrom y otros (1990), la otra base
de datos, minteq.dat, fue tomada de MINTEQA2 (Allison et. al., 199015). Sin embargo,
en este compendio, los log (K) y las entalpías de reacción han sido tomadas de varias
fuentes de la literatura. No se realizaron intentos por determinar el modelo acuoso
utilizado en el desarrollo de los valores individuales para los log K o si los modelos
definidos por la base de datos son consistentes con la información experimental
original. Entonces, queda bajo responsabilidad del usuario poner especial atención al
seleccionar las especies acuosas y la información termodinámica a utilizar.
Intercambio iónico.
El modelo de intercambio iónico asume que la actividad termodinámica de una
especie es igual a su fracción equivalente. Opcionalmente, la fracción equivalente
puede ser multiplicada por un coeficiente de actividad de Debye-Hückel para definir la
actividad de las especies de intercambio (Appelo, 199416).
Problemas de convergencia PHREEQC trata de identificar errores de input, pero no es capaz de detectar
imposibilidades físicas en el sistema químico que es modelado. Por ejemplo,
PHREEQC permite que una solución sea balanceada por cargas por adición o remoción
de elementos. Si estos elementos no presentan especies con carga, la solución
permanecerá no balanceada incluso cuando la concentración del elemento ha sido
reducida a cero, así el método numérico de convergencia tenderá a no converger.
14 Ball, J.W. and Nordstrom, D.K., 1991, WATEQ4F--User's manual with revised thermodynamic data base and test cases for calculating speciation of major, trace and redox elements in natural waters: U.S. Geological Survey Open-File Report 90-129,p.185
15 Allison, J.D., Brown, D.S., and Novo-Gradac, K.J., 1990, MINTEQA2/PRODEFA2--A geochemical assessment model for environmental systems--version 3.0 user's manual: Environmental Research Laboratory, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Athens, Georgia, 106 p.
16 Appelo, C.A.J., 1994a, Cation and proton exchange, pH variations, and carbonate reactions in a freshening aquifer: Water Resources Research, v. 30, p. 2793-2805.
28
4.1.2 Metodología de trabajo en PHREEQC V. 2.0
El programa PHREEQC permite realizar especiaciones de variadas mezclas de
aguas, pero las bases de datos no incorporan todas las especies que se puedan
requerir. De esta forma el primer paso fue revisar detalladamente la base de datos para
decidir cual de las 3 disponibles utilizar. Se optó por la base de datos minteq.dat, ya que
es la única que incluye al arsénico como elemento y como formador de algunas
especies.
Posteriormente se revisó la existencia de las reacciones involucradas en los
procesos de neutralización y precipitación necesarios. Así se encontró que no existían
datos para la mayoría de las reacciones de formación de sulfuros metálicos (excepto el
sulfato de cobre y el sulfato de zinc), por lo que se completó la base de datos indicando
las reacciones y las fases que formaban las moléculas reaccionantes y reaccionadas.
Luego se procedió a estudiar las funciones disponibles en el programa que
permitieran simular las operaciones involucradas en el proceso propuesto. Una vez
determinadas las funciones a utilizar se inicializaron las corrientes de entrada a
reaccionar, prestando especial atención a que la carga de la solución fuera lo más
cercana a cero posible, para evitar una propagación de errores en los cálculos
posteriores.
Con los resultados entregados por la simulación fue posible realizar los balances
de masa en cada etapa y determinar las composiciones finales de las corrientes,
además de determinar la cantidad (masa) que formaban los precipitados.
4.2 Programa computacional SuperPro Designer Versión 4.55®
SuperPro Designer (INTELLIGEN Inc.) es un programa capaz de realizar
simulaciones de procesos químicos y bioquímicos en estado estacionario, y cuenta con
una gran variedad de operaciones unitarias disponibles, además de herramientas de
cálculo económico y de impacto ambiental, si la información necesaria le es
suministrada.
En este trabajo solo se utilizó para realizar una evaluación económica preliminar
29
acerca de la implementación del proceso desarrollado.
La principal dificultad fue la de estimar una tarifa que permitiera cuantificar el
“ingreso” económico al tratar el efluente de la planta de ácido.
4.3 Programa computacional HSC Versión 3.02® HSC (Outokumpu Research) es un programa para cálculo de propiedades
termodinámicas con una amplia base de datos incorporada. Fue utilizado para
completar la base de datos del programa PHREEQC.
30
5. DESARROLLO Los procesos que involucran este estudio se caracterizan por producir efluentes
con alto contenido de iones metálicos, y dependiendo del mineral extraído y del proceso
utilizado (funcionamiento y manejo de la planta de ácido, por ejemplo) se tienen
distintas composiciones de estos iones, donde destaca por su importancia ambiental el
arsénico, y se pueden encontrar además metales como hierro, aluminio, silicio, cobre,
zinc, sodio, cadmio, plomo y antimonio entre otros que podrían aparecer, pero
generalmente en forma de trazas. La presencia de estos iones metálicos en el efluente
líquido de las plantas de ácido no permite que dicha corriente sea recirculada a proceso
logrando de esta forma acercarse a un comportamiento de producción limpia, ya que
algunos de estos metales dañarían los equipos utilizados en el lavado de los gases.
De esta forma el proceso buscará reducir la presencia de estos iones a través de
precipitaciones de compuestos formados por estos metales, en forma principalmente de
sulfuros, además de hidróxidos y sulfatos.
5.1 Características de la corriente en estudio.
El efluente de una planta de ácido contiene altas cantidades de sulfato, además
de una gran cantidad de protones libres, lo que hace que el medio sea bastante ácido y
presente un pH muy bajo, aproximadamente 0,5. En estas condiciones no se puede
idealizar el comportamiento de las especies iónicas presentes en la solución, por lo
tanto los fenómenos físico-químicos que en ella se lleven a cabo deben ser corregidos a
partir de los valores existentes en la literatura y de correlaciones aplicables a este tipo
de medios. De esta forma las constantes de equilibrio de las disociaciones a un pH muy
bajo deben ser revisadas, en la manera de lo posible, para ajustar sus valores al medio
en que se producen las reacciones. El programa utilizado en la simulación tiene
incorporada a su base de datos correcciones debidas a comportamiento no ideal, por lo
tanto los resultados entregados por el programa se consideran válidos.
El flujo de entrada (efluente de la planta de ácido) es de 25 m3/hr y su
composición se presenta en la Figura Nº 5.1.
31
Figura Nº 5.1: “Composición corriente de entrada”
Concentraciones Entrada [ppm]pH=0,5 ; 72000 ppm de SO4
0100200300400500600700800900
1000
Al Ca Cu Na Pb Sb Si Zn As Fe0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
Se observa del gráfico que las mayores concentraciones de metales
corresponden al arsénico y al fierro (eje derecho), seguidos en un menor grado por el
aluminio (eje izquierdo). El resto de los metales presentan concentraciones bajo las 500
ppm. Se puede inferir que los metales fierro y aluminio disminuirán su concentración en
procesos de neutralización con una lechada de cal ya que formarán hidróxidos.
5.1.1 Especiación corriente de entrada. Se realizó una especiación de la corriente de entrada asistida por el programa
PHREECQ, para determinar las especies moleculares formadas por los metales en la
corriente. Los resultados se observan en la Tabla Nº5.1.
32
Tabla Nº 5.1: “Especiación corriente de entrada”17.
Elemento Especies Concentración [Molal]
Elemento Especies Concentración [Molal]
3,25E-02 1,57E-01 AlSO4+ 1,25E-02 FeSO4+ 1,16E-01 Al+3 1,11E-02 Fe(SO4)2- 2,83E-02 Al(SO4)2- 8,96E-03 Fe+3 1,26E-02
Al
Otros 2,00E-06
Fe(3)
Otros 1,10E-04
5,48E-04 1,73E-03 Ca+2 3,76E-04 Cu+2 1,52E-03 CaSO4 1,72E-04 CuSO4 2,03E-04
Ca
Otros 0,00E+00
Cu(2)
Otros 0,00E+00 1,91E-03 1,59E-05 Na+ 1,82E-03 PbSO4 8,42E-06 NaSO4- 8,85E-05 Pb+2 6,08E-06
Na
Otros -5,10E-07
Pb
Otros 1,40E-06
7,65E-01 6,35E-05 HSO4- 4,92E-01 Sb(OH)+2 4,14E-05 SO4-2 6,70E-02 SbO+ 1,54E-05
S(6)
Otros 2,06E-01
Sb(3)
Otros 6,67E-06
6,72E-03 1,76E-01 Zn+2 4,54E-03 H3AsO3 1,41E-01 ZnSO4 1,74E-03 H4AsO3+ 3,49E-02
Zn
Otros 4,32E-04
As
Otros 6,00E-05 1,14E-03 H4SiO4 1,14E-03
Si
Otros 0,00E+00
33 17 Detalles en Anexo Nº1.
5.2 Diagrama de flujos propuesto
El diagrama de flujos propuesto en el desarrollo de este trabajo se muestra en la
Figura Nº 5.2. Las principales operaciones involucradas en el proceso son dos etapas
de neutralización, una etapa de reacción con ácido sulfhídrico, etapas de sedimentación
y una etapa previa que corresponde a la preparación del stock de lechada de cal que
será utilizada en las neutralizaciones.
Se observa en el diagrama de flujo propuesto que la corriente a tratar (EPAC,
efluente planta de ácido) es sometida a una primera etapa de neutralización, ya que
viene a pH bajo (aproximadamente 0.5) para de esta forma favorecer las operaciones
posteriores, generando condiciones termodinámicas favorables a los procesos de
precipitación requeridos. Esta neutralización se lleva a cabo con una lechada de cal al
15% p/p que debe ser preparada en forma continua en un reactor de mezcla agitado,
del cual sale una corriente de lechada de cal y posteriormente se divide a las dos
etapas de neutralización.
Luego la corriente pasa a la etapa de reacción con ácido sulfhídrico (H2S) donde
se persigue como objetivo la formación de sulfuros metálicos de baja solubilidad, para
de esta forma remover los cationes metálicos contaminantes presentes en el EPAC en
forma de precipitados. Esta etapa se llevará a cabo en un reactor continuo agitado el
cual cuenta con un separador flash a la salida que permite recuperar el gas (H2S) que
no ha sido totalmente agotado. El gas que no se absorbe por completo o bien se
desorbe al no reaccionar, se recicla mediante un compresor para conseguir la presión
adecuada en la corriente de reciclo que se junta con la alimentación de ácido
sulfhídrico.
Los sólidos precipitados se extraen en una etapa de sedimentación, en la cual se
obtienen sulfuros, hidróxidos y yeso. Estos conteniendo un 99% de agua, se filtran
mediante un filtro de banda. El agua filtrada se recupera y se junta con la corriente
principal. Luego esta corriente se divide en dos. Una parte se devuelve a la planta de
ácido para utilizarse en el lavado de gases y la otra se neutraliza para ser utilizada en la
preparación de lechada de cal. Los sólidos obtenidos en la neutralización final son
filtrados y el agua se recupera y se envía a la preparación de la lechada.
34
Figu
ra N
°5.2
: “D
iagr
ama
de fl
ujos
pro
pues
to”.
35
5.3 Neutralización primaria con Hidróxido de Calcio.
El hidróxido de calcio (Ca(OH)2) es un agente neutralizador muy efectivo y
permite un control bastante preciso del pH, de esta forma se utilizará para llevar el pH
del medio a un valor aproximado de 3. A este nivel de acidez los procesos de
precipitación necesarios son termodinámicamente posibles como se detalló en el
capítulo anterior.
La disociación del Ca(OH)2 se lleva a cabo de la siguiente forma
(5.1) −+ +⇔ OHCaOHCa ac 2)( 2
)(2
de donde
[ ] [
[]
]2
22
1 )(OHCaOHCaK
−+ ⋅= (5.2)
Como la corriente contiene altas concentraciones de sulfato (SO4
2- y HSO4-) se
producirán reacciones paralelas entre los iones calcio liberados de la disociación del
hidróxido de calcio y los iones sulfato presentes para formar moléculas de sulfato de
calcio, compuesto insoluble que precipitará en esta etapa, dado que se presenta en
forma insoluble a partir de pH 3.
De esta forma las especies involucradas en la neutralización serán: Ca(OH)2,
H2O, H2SO4 y CaSO4:2H20 y sus respectivas especies iónicas. Las reacciones se
presentan a continuación
(5.3) +− +⇔ HOHOH2
(5.4) −+− +⇔ 244 SOHHSO
(5.5) OHSOCaOHCaSO 224
224 22: ++⇔ −+
(5.6) +−+ ⇔+ CaOHOHCa 2
Como la corriente también contiene iones metálicos, estos metales presentes
formarán hidróxidos metálicos, los cuales dependiendo de la concentración (actividad
estrictamente) tenderán a precipitar.
De esta forma conociendo la composición de la corriente y dado que el pH
entrega la concentración (actividad estrictamente) de OH- es posible determinar
36
cuales de los metales presentes precipitarán en forma de hidróxidos en esta etapa.
5.3.1 Preparación de lechada de cal.
Para realizar las etapas de neutralización presentes en el proceso se debe contar
con un stock de lechada de cal al 15% p/p. La preparación se lleva a cabo en un reactor
continuo agitado y debe abastecer de lechada a los dos procesos de neutralización
presentes.
5.3.1.1 Flujo necesario de alimentación de lechada de cal:
• Alimentación neutralización primaria = 17 m3/hr. (De pH 0.5 a 3)
• Alimentación neutralización final = 5.2 m3/hr. (De pH 1.2 a 7)
5.3.1.2 Dimensionamiento reactor lechada de cal:
De la literatura y de experiencias empíricas se obtienen valores necesarios
para el tiempo de residencia que permitan la disolución de la cal en agua de
aproximadamente 0.3 hrs. Así se obtiene:
33
7.63.02.22 mhrhrm ≅×=V
5.3.2 Resultados neutralización primaria. La concentración de los metales después de la neutralización primaria se
presenta en el gráfico siguiente18.
37 18 El detalle de los valores y la especiación de la corriente se presentan en el Anexo Nº2.
Figura Nº 5.3: “Resultados Neutralización Primaria”.
Concentraciones 1ª Neutralización [ppm]pH=3,4 ; 9200 ppm de SO4
050
100150200250300350400450500
Al Ca Cu Na Pb Sb Si Zn A Fe0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
5.3.2.1 Dimensionamiento neutralizador:
Tomando un tiempo de residencia necesario para las reacciones
presentes en la neutralización igual 0.5 [hrs.] se obtiene:
[ ] 33215.042 mhrhr
mV ≅×=
donde los 42 m3/hr corresponden a la suma del flujo de entrada de 25 v más la
alimentación de lechada de cal de 17 m3/hr.
38
5.4 Solubilidad de H2S en medios ácidos. La solubilidad de H2S en agua ha sido descrita en el Capítulo anterior, pero el
comportamiento de este gas difiere en medios ácidos y de altas fuerzas iónicas debidas
a la presencia de otros iones en el medio acuoso. En el caso de este estudio los
principales iones presentes en la corriente son H+ y SO42-, ya que los iones metálicos
presentes no alcanzan concentraciones suficientes para producir efectos significativos
en la fuerza iónica del medio. De esta forma es necesario describir el comportamiento
físico-químico del ácido sulfhídrico en las condiciones deseadas con el fin de permitir el
diseño del proceso para distintas condiciones (Temperatura, Presión, pH) y
concentraciones (actividades estrictamente) en las que se pueda requerir el uso de este
gas como agente precipitador de sulfuros.
A presiones bajo 1.2 atm, un sistema H2S en agua obedece estrictamente la ley
de Henry19. De esta forma, la solubilidad puede ser calculada siguiendo la simple
correlación
(5.7) )/( HKPym =donde m es la solubilidad del gas, y es la fracción molar del gas en la fase vapor, P la
presión total y KH la constante de Henry.
Cuando se considera la presencia de otros electrolitos en la solución se hace
necesario tomar en cuenta que efectos de estos en la solubilidad del gas, producen
importantes variaciones a la ley de Henry. De esta forma, Danckwerts20 provee una
aproximación de bastante poder predictivo, para obtener valores de la constante de
Henry corregidos
(5.8) hIKK oHH =)/(log10
donde KH es la constante de Henry para la solución conteniendo electrolitos, KHo el
valor de la constante en agua (pura), h es el coeficiente de “salting-out” e I la fuerza
iónica
(5.9) 2/)( 22−−++ += zczcI
19 CARROLL JOHN J.; Reliably predict the solubility of H2S in water, Chemical Engineering, October, 1990, p. 227-229.
39 20 DANCKWERTS, P.V.,Gas-Liquid reactions, 1970.
donde c+ es la concentración (actividad estrictamente) del ión positivo, z+ la carga del
ión positivo, c- la concentración (actividad estrictamente) del ión negativo y z- la carga
del ión negativo. Finalmente h es la suma de las contribuciones de salting-out de los
iones presentes y del gas en consideración
(5.10) Ghhhh ++= −+
Se asume que los cambios para valores de h en función de la temperatura están
confinados a los cambios de hG. El error estándar asociado al cálculo de H con estas
expresiones es de ± (2 I)%. Valores de h son presentados en las Tablas 5.2 y 5.3
Tabla Nº 5.2: Valores de h+ y h-.21
(l/g ión) +h (l/g ión) −h
H+ 0.000 OH- 0.066
Na+ 0.091 Cl- 0.021
K+ 0.074 NO3- -0.001
NH4+ 0.028 SO4
2- 0.022
Mg2+ 0.051 Br- 0.012
Zn2+ 0.048 CO32- 0.021
Ca2+ 0.053 I- 0.005
Ba2+ 0.060
Mn2+ 0.046
Fe2+ 0.049
Co2+ 0.058
Ni2+ 0.059
Tabla Nº 5.3: Valores de hG(l/g ión)22
H2 O2 CO2 N2O H2S NH3 C2H2 SO2
15ºC -0.008 0.034 -0.010 0.003 -0.025
25ºC -0.002 0.022 -0.019 0.000 -0.033 -0.054 -0.009 -0.103
Reemplazando las expresiones de corrección en la ecuación (5.7) se llega a
21, 21 DANCKWERTS, P.V.,Gas-Liquid reactions, 1970.
40
)10
(22 o
HhISHSH KPym = (5.11)
Los valores de la constante de Henry a distintas temperaturas se puede calcular
fácilmente a partir de
[ ] kCRT
HKH +∆−
=º
log (5.12)
Donde KH es la constante de Henry para H2S en agua. Los valores para realizar
el cálculo son
: Entalpía =1850 [cal/mol] H∆−
: Constante universal de los gases = 1.99 [cal/mol ºK] R k : Constante de integración = 5.88
De esta forma se obtienen los valores de la constante de Henry en función de la
temperatura Tabla Nº 5.4:”Valores de la Constante de Henry para H2S en agua
en función de la temperatura”
T[ºC] Constante Henry [atm*Lt/mol] 20 9,171 25 10,367 30 11,671 35 13,090 40 14,627 45 16,287 50 18,076 55 19,998 60 22,056 65 24,257 70 26,603 75 29,098 80 31,747 85 34,553 90 37,520
y extrapolando los valores de hg de la Tabla Nº 5.3 se puede graficar la solubilidad de
H2S en el medio acuoso para cualquier concentración (actividad) de los iones presentes
en la solución.
41
Figura Nº 5.423
Solubilidad H2S en medio ácido I=0,2
0,1
1
100 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Solubilidad [gr/Lt]
Pres
ion
[ATM
]
25ºC30ºC
35ºC40ºC45ºC50ºC
60ºC70ºC80ºC
90ºC
De esta forma se observa que la presencia de una sal como ácido sulfúrico
disminuye la solubilidad del ácido sulfhídrico. El gráfico anterior puede ser reproducido
para cualquier solución, mientras se disponga de los datos necesarios y debe tenerse
especial énfasis en el cálculo de las actividades de los iones en solución.
Al realizar un análisis de sensibilidad de la solubilidad del H2S para distintas
fuerzas iónicas producto de cambios en la salinidad de la solución, se comprobó que los
valores no variaban lo suficientemente como para considerarlos importantes, de esta
forma se puede concluir que para predecir el comportamiento de la solubilización del
H2S en medios ácidos, no es fundamental realizar la corrección del valor de KH, pero
debe realizarse para asegurar un alto grado de confiabilidad de los resultados
obtenidos.
42
23 Se utilizó una fuerza iónica igual 0.2 entregada por la simulación de la etapa anterior y una fracción molar del gas igual a 1.
5.5 Reacción con ácido sulfhídrico. Una vez que la corriente ha sido llevada a un pH más alto (aproximadamente 3)
se lleva a cabo la reacción con H2S. El gas se solubiliza de acuerdo a lo descrito
anteriormente. Los valores obtenidos para la solubilidad se incorporan a la base de
datos del programa PHREEQC y se realizó la simulación de la reacción con la corriente
a tratar.
Las principales reacciones que tendrán lugar en esta etapa son las siguientes (no se
utilizará el elemento arsénico en estado de oxidación +5 por no contarse con la base
termodinamica que asegure resultados confiables; el fierro se encuentra en estado de
oxidación +2, a pesar de que entra como +3, debido a las reacciones que tiene lugar en
la etapa de neutralización, donde la concentración de Fe+3 disminuye
considerablemente y lo que queda se reduce a Fe+2)24:
632 232233 OHSAsSHAsOH +⇔+• As(+3): (5.13)
)(3233 acAsOHHAsOH −+ +⇔ (5.14)
HFeSFeHS +⇔+ ++− 2• Fe(+2): (5.15)
FeSFeS ⇔+ −− 22(5.16)
Además de la formación de sulfuros de otros metales en menor concentración
como el zinc, silicio, cobre y plomo, los cuales fueron incluidos en la simulación
computacional.
5.5.1 Resultados reacción con H2S.
La concentración de estado estacionario de los metales en solución se presenta
en el siguiente gráfico.
43
24 Para mayores detalles revisar Anexos Nº2 y Nº3.
Figura Nº 5.5: “Resultados reacción con H2S”.
0
5
10
15
20
25
Al As Cu Fe Na Pb Sb Si Zn
Concentración final reacción con H2S [ppm]pH=1,2 ; 15000 ppm de SO4, 285 ppm de Ca
5.5.1.1 Flujo necesario de alimentación de lechada de cal:
El flujo necesario a alimentar al reactor es de 428 Kg./hr. 5.5.1.2. Dimensionamiento reactor:
Basado en datos de la literatura y experiencias de laboratorios se fija un
tiempo de residencia necesario para las reacciones presentes en la
neutralización igual 0.25 [hrs.]. Así se obtiene:
[ ] 335.1025.042 mhrhr
mV ≅×=
que corresponde al volumen líquido del reactor, y considerando un volumen gas
del 10% se tiene un volumen total de 11.6 m3.
Para asegurar una mezcla completa se debe disponer de un agitador de
una potencia aproximada de 10 watts/m3, en este caso se necesitaría una
potencia de mezcla de 116 watts aproximadamente.
44
5.6 Sedimentación primaria. Como resultado de la neutralización primaria y de la reacción con H2S se
obtienen diversas especies insolubles que deben ser extraídas para no permitir su re-
disolución en las etapas posteriores. El detalle de las especies se encuentra en los
anexos Nº2 y Nº3, y destacan entre ellas Al(OH)3, PbSO4, Fe(OH)3, CaSO4:2H2O,
Al4AsO4:H2O y Sb(OH)3, Al2S3, As2S3, CuS, FeS y ZnS.
Realizando el balance masa se obtiene una cantidad de sólidos (después de
filtrados en un filtro banda de 1 m) igual a 3.48 Ton/hr.
5.6.1 Dimensionamiento sedimentador:
Utilizando una tasa de sedimentación de 80 (m3/día)/m2 que asegura una
remoción del orden del 99%, se obtiene:
223
3
6.12/)/(80
24/42 mmdíamhrhrmSuperficie =
×=
5.7 Neutralización final.
Una vez removidos los sólidos formados en las etapas anteriores, se obtiene una
corriente con una baja concentración de metales en solución y de un pH bajo, ya que
como se detalló en los antecedentes (ecuación 3.10) la formación de estos sulfuros
involucra la liberación de protones al medio, por lo que el mismo se acidifica
nuevamente llegando a valores de pH cercanos a 1.
El flujo de salida del sedimentador es de aproximadamente 41.6 m3/hr. Como de
la corriente han sido extraidos los metales contaminantes esta agua puede ser utilizada
en las etapas de lavado de gases de una planta de ácido. De esta forma los 25m3/hr
que se tenian en el EPAC de entrada se recuperan, mientras los 16.6 m3/hr restantes se
reutilizan en la preparación de la lechada de cal, para lo cual este flujo debe ser llevado
a valores de pH cercanos a 7, mezclándolo con 5.2 m3/hr de lechada de cal.
45
5.7.1 Resultados neutralización final. La concentración de los metales después de la neutralización final se presenta
en el gráfico siguiente25.
Figura Nº 5.6: “Resultados neutralización final”.
0
2
4
6
8
10
12
Al As Cu Fe Na Pb Sb Si Zn
Concentración neutralización final [ppm]pH=7,4 ; 1000 ppm de SO4, 400 ppm de Ca
5.7.1.1 Dimensionamiento neutralizador final:
Tomando un tiempo de residencia necesario para las reacciones
presentes en la neutralización igual a 0.5 [hrs.] se obtiene:
[ ] 339.105.08.21 mhrhr
mV ≅×=
5.8 Sedimentación final. En esta etapa se remueven todos los precipitados que se forman al reaccionar la
corriente con la lechada de cal alimentada a la neutralización final. El mayor
componente de los sólidos formados es el yeso (CaSO4:H2O).
46
25 El detalle de los valores y la especiación de la corriente se presentan en el Anexo Nº4.
5.9.1 Dimensionamiento sedimentador final:
Utilizando una tasa de sedimentación de 80 (m3/día)/m2 que asegura una
remoción del orden del 99%, se obtiene:
223
3
54.6/)/(8024/8.21 mmdíam
hrhrmSuperficie =×
=
Los sólidos removidos en esta etapa alcanzan los 440 Kg/hr
aproximadamente, y en la etapa de filtración se pierden aproximadamente 49
lt/hr de agua, los que se deben ser alimentados al reactor de preparación de
lechada de cal.
47
6. ELEMENTOS DE ANÁLISIS ECONÓMICO Para realizar una estimación económica preliminar se utilizó el programa
SuperPro Designer®. De esta forma se obtuvieron los valores de los equipos (en
precios bases del 2002, referidos a Estados Unidos), tanto como el capital de inversión
necesario y los costos de operación. Para ello, se introdujeron los equipos presentes en
el proceso propuesto con sus dimensiones ya calculadas. Además se establecieron los
valores de las materias primas utilizadas y el flujo másico de las mismas.
Tabla Nº 6.1:”Principales resultados económicos”.
CAPITAL DE INVERSIÓN TOTAL (US$) 7.830.000
Costo de operación (US$/año) 6.692.000
Tasa de producción (Kg./año de EPAC Tratado) 219.000.000
Costo de producción unitario ($/TM de EPAC Tratado) 14,3
TM = Tonelada métrica (1.000 Kg.)
(Valores obtenidos con el programa SuperPro Designer Versión 4.5)
Tabla Nº 6.2
ESPECIFICACIÓN DE PRINCIPALES EQUIPOS Y COSTOS FOB (Precios 2002)
Cantidad Descripción Costo
unitario (US$)
Costo Total (US$)
Tanque de mezcla Volumen = 6,7 m3
1
Diámetro = 1,21 m
183.000 183.000
Neutralizador Volumen = 21 m3
1
Diámetro = 2,20 m
81.000 81.000
Neutralizador Volumen = 10.9 m3
1
Diámetro = 1,77 m
58.000 58.000
48
Sedimentador 1 Área = 12,6
31.000 31.000
Sedimentador 1 Área = 6,54 m2
21.000 21.000
Reactor continuo agitado
1
Volumen = 10,5 m3
317.000 317.000
Compresor 1 Potencia = 0.5 Kw.
51.000 51.000
2 Filtros banda
Área = 1 m2 17.000 34.000
Costo de equipos no
listados 221.000
COSTO TOTAL DE EQUIPAMIENTO(US$) 997.000
(Valores obtenidos con el programa SuperPro Designer Versión 4.5)
Tabla Nº 6.3
SUMARIO COSTO DE OPERACIÓN ANUAL
Costo ítem US$/año % Materias primas 3.956.000 59.12 Dependencias trabajo 1.102.000 16.47 Dependencias equipamiento 1.324.000 19.79 Laboratorio/CC/AC 165.000 2.47 Utilitarios 25.000 0.37 TOTAL 6.692.000 100.00
(Valores obtenidos con el programa SuperPro Designer Versión 4.5)
49
Tabla Nº6.4
COSTOS ELECTRICIDAD
Nombre Procedimiento Cantidad
anual Costo (Kwh.) ( US$/año ) Preparación lechada de cal 23.879 2.388 Neutralización primaria 66.528 6.653 Neutralización secundaria 34.531 3.453 Sedimentación primaria 4.827 483 Sedimentación final 2.490 249 Reacción con ácido sulfhídrico 41.164 4.116 Equipo no listado 12.440 1.244 Carga general 37.319 3.732 TOTAL 22.318
(Valores obtenidos con el programa SuperPro Designer Versión 4.5)
Tabla Nº6.5
SUMARIO COSTOS MATERIAS PRIMAS
Costo
unitario Cantidad
anual Costo Materia Prima (US$/Kg.) (Kg.) (US$/año) Cal 0,15 26.373.600 3.956.040 H2S 0 3.389.760 0 TOTAL 3.956.040
(Valores obtenidos con el programa SuperPro Designer Versión 4.5)
50
Tabla Nº6.6
SUMARIO CAPITAL FIJO ESTIMADO (Precios 2002) A. COSTOS DIRECTOS TOTALES PLANTA (costo físico) US$ 1. Costo compra equipos 1.107.000 2. Instalación 626.000 3. Piping 387.000 4. Instrumentación 443.000 5. Aislación 33.000 6. Eléctricos 111.000 7. Edificios 498.000 8. Mejoras terreno 166.000 9. Dependencias auxiliares 443.000
CDTP = 3.814.000 B. COSTOS INDIRECTOS TOTALES PLANTA 10. Ingeniería 953.000 11. Construcción 1.335.000
CITP = 2.288.000 C. COSTO TOTAL PLANTA (CDTP+CITP) CTP = 6.102.000 12. Honorarios contratistas 305.000 13. Contingencia 610.000 D. CAPITAL FIJO DIRECTO (CFD) 7.017.000
(Valores obtenidos con el programa SuperPro Designer Versión 4.5)
51
7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS. El proceso desarrollado resulta atractivo y es importante enfatizar algunos
aspectos particulares de este estudio:
Etapas de neutralización:
Los resultados obtenidos en la etapa de neutralización primaria arrojaron valores
de pH favorables para las etapas involucradas en el proceso de remoción de
cationes metálicos del efluente de una planta de ácido. De esta forma se favorecen
las condiciones termodinámicas para la formación tanto de sulfuros, como de
hidróxidos metálicos permitiendo la remoción de estas moléculas en forma de
sólidos precipitados.
Es sabido que las puestas a punto de etapas de alcalinización deben ser
validadas empíricamente, de esta forma la introducción de un sistema de control de
pH debería ser un requisito del proceso a la hora de implementarse. Así se lograría
realizar una dosificación de la lechada de cal más exacta, evitando la
sobrealimentación de la misma en las respectivas etapas.
Etapa de reacción con ácido sulfhídrico (H2S):
Los resultados obtenidos en la simulación de las reacciones de formación de
sulfuros metálicos predicen una buena reactividad entre los metales de la corriente y
el ácido gaseoso alimentado, ya que se obtienen valores muy bajos de
concentración de los principales metales contaminantes, sin embargo estos
resultados deben ser validados a través de experiencias prácticas que permitan
corroborar los fenómenos apreciados en la simulación de este tipo de reacciones.
Similarmente, un caudal real no tendrá concentraciones exactas y conocidas de
modo que la dosificación de H2S gaseoso no puede ser determinada a priori (como
fue el caso de este estudio) sino que se deberá controlar la dosificación con un lazo
de retroalimentación.
El análisis realizado con respecto a la solubilidad del ácido sulfhídrico en
corrientes de este tipo arroja, que si bien la solubilidad del gas es menor que en
52
agua, no fue un factor limitante para la formación de sulfuros ya que la simulación
realizada con los datos obtenidos para las constantes de disociación del ácido,
entrega una buena disponibilidad de ácido disuelto en el reactor. Por lo tanto, se
deberá asegurar una buena transferencia de masa.
La alimentación del ácido sulfhídrico se lleva a cabo de forma continua y se
incorpora un reciclo del gas no agotado en el interior del reactor. Se recomienda
utilizar una razón de reciclo de un 10% del gas alimentado al reactor y la
introducción de un soplador para desplazar el gas no agotado hacia la alimentación
del reactor. Para lograr este reciclo se debe incorporar una etapa de separación
flash a la salida del reactor.
Etapas de sedimentación:
Los sólidos obtenidos en las dos etapas de sedimentación presentan distintas
composiciones. En la etapa de sedimentación primaria se obtienen sólidos
precipitados que incluyen en su mayoría yeso, hidróxidos metálicos y sulfuros
metálicos.Estos sólidos presentan una gran concentración de sulfuros de arsénico.
En esta forma el arsénico no se encuentra como un compuesto ambientalmente
estable y debe ser dispuesto para retiro por medio de una externalización de
servicios de retiro y tratamiento de residuos sólidos para su disposición final. La gran
cantidad de sólidos formados (3.48 Ton/hr aprox.) resulta que la inclusión de este
servicio sea considerada como un punto importante en la estimación de los costos
de operación.
Se recomienda realizar una caracterización de los sólidos obtenidos con el fín de
corroborar la existencia o ausencia de compuestos ambientalmente peligrosos en
las dos etapas de sedimentación del proceso.
Por último se recomienda que la sedimentación primaria se realice en un
sedimentador cerrado, esto por la posible presencia de H2S remanente en la
corriente que pudiera ser emitido en fase gaseosa. Por lo tanto se recomienda
captar esta emisión y devolverla al reciclo del reactor.
53
Elementos de análisis económico:
Los principales valores económicos obtenidos concuerdan con la información
existente al respecto. Para un proceso de tratamiento de EPAC basado en una
neutralización con cal, se realizó una inversión de US$15 millones
aproximadamente26 y se tenía un flujo a tratar de menos de la mitad del utilizado en
este trabajo. Se tenían costos de operación de aproximadamente US$5 millones, los
que contrastan con los US$6.692.000 de este trabajo, tomando en cuenta que en
este trabajo se obtienen más de 200.000 toneladas de EPAC recuperado al año. Por
otro lado la estimación de los costos de operación realizada dista de la realidad
debido a que a la hora de la redacción de este informe no se contaba con el dato del
costo del retiro de los sólidos obtenidos, por lo que no se tomó en cuenta. La
incorporación de este dato permitiría realizar un contraste mas claro entre los dos
procesos.Además no se consideró como gasto en materia prima al ácido sulfhídrico,
asumiendo el funcionamiento paralelo de un proceso de producción de ácido
sulfhídrico por medio de bacterias reductoras de sulfato, el cual sería alimentado por
el EPAC tratado obtenido en el presente proceso. De no contar con esta planta los
costos de operación se verían incrementados, restándole rentabilidad a este
proceso.
Uso del programa PHREECQ.
La simulación de las reacciones involucradas en el proceso realizada con la
ayuda del programa PHREECQ facilitó el cálculo de la formación de sulfuros
metálicos. Es necesario hacer notar que las entradas al programa programa requiere
que se establezcan las fases que se permitirán reaccionar hasta el equilibrio, de esta
forma los metales de arsénico y fierro formaron sulfuros con una mayor tendencia
que los otros presentes, ya que se a estos junto con el cobre y el aluminio se les
permitió reaccionar hasta el equilibrio. Al tratar de realizar la simulación con más
metales alcanzando el equilibrio no se lograba la convergencia matemática de la
simulación. Estas suposiciones fueron hechas a partir de la base que se conocían
las constantes cinéticas de la formación de los sulfuros y los más altos valores
correspondían precisamente a estos metales.
54 26 Avalos C. (2002)
8. CONCLUSIONES. El diseño realizado para el tratamiento del efluente de una planta de ácido
utilizado para el desarrollo de este trabajo permite obtener una corriente tratada con una
muy baja concentración de metales, lo que permite recuperarla y recircularla como agua
de lavado de gases. Se llega a concentraciones bajo 10 ppm en la mayoría de los
metales y de 10-2 en algunos como el aluminio, arsénico, cobre y fierro. Esto ratifica la
factibilidad técnica del proceso de remoción de metales contaminantes del residuo
industrial líquido ácido estudiado.
Los metales separados ocupan un volumen y masa mucho menor que el inicial,
de hecho, la línea separada es de un 15,6% del caudal másico a tratar.
Para llevar a cabo la formación de los sulfuros metálicos insolubles se determinó
una cantidad necesaria de alimentación de ácido sulfhídrico de 428 Kg. /hr, y la
dimensión del reactor debe ser de 11,6 m3 aproximadamente.
La solubilidad del ácido sulfhídrico en corrientes de este tipo a 30ºC y a 1 atm de
presión total fue igual a 0,085 g/L, lo que indica una reducción de la misma con respecto
a su valor en agua, pero no impide tener la reactividad necesaria para la formación de
los sulfuros.
Los principales equipos involucrados en el proceso son un reactor continuo
agitado de 6.7 m3 para la preparación de la lechada de cal, dos neutralizadores de 21
m3 y 10.9 m3 respectivamente y dos sedimentadores (uno de 12.6 m2 y otro de 6.5 m2).
Se obtuvo un flujo másico de 3.9 Ton/hr de sólidos en las dos etapas de
sedimentación, del cual 457 Kg/hr corresponden a sulfuros de arsénico y 290 kg/hr a
sulfuros de fierro.
De esta forma se puede concluir que la implementación de este tipo de
tratamiento de EPAC permite una alta extracción de los metales contaminantes y la
recuperación de la corriente a procesos de lavado de gases, además que reduce
significativamente la masa ambientalmente peligrosa a tratar, obteniéndose una masa
sólida conteniendo especies arsenicales, en vez de un flujo líquido. De esta forma se
reduce el impacto económico del tratamiento y la disposición de estos compuestos
ambientalmente peligrosos y no estables.
55
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57
10. ANEXOS.
Anexo Nº1: “Especiación Corriente de Entrada”. Especies Molalidad
Al 3.254e-002 AlSO4+ 1.253e-002 Al+3 1.105e-002 Al (SO4)2- 8.958e-003 As (3) 1.758e-001 H3AsO3 1.408e-001 4AsO3+ 3.494e-002 H Ca 5.476e-004 Ca+2 3.761e-004 CaSO4 1.715e-004 Cu (2) 1.727e-003 Cu+2 1.524e-003 CuSO4 2.034e-004 Fe (3) 1.572e-001 FeSO4+ 1.162e-001 Fe (SO4)2- 2.826e-002 Fe+3 1.263e-002 Na 1.909e-003 Na+ 1.821e-003 NaSO4- 8.851e-005 Pb 1.589e-005 PbSO4 8.417e-006 Pb+2 6.075e-006 S(6) 7.654e-001 HSO4- 4.922e-001 FeSO4+ 1.162e-001 SO4-2 6.697e-002 Fe(SO4)2- 2.826e-002 AlSO4+ 1.253e-002 Al(SO4)2- 8.958e-003 ZnSO4 1.744e-003 Sb(3) 6.352e-005 Sb(OH)2+ 4.141e-005 SbO+ 1.544e-005 Si 1.142e-003 H4SiO4 1.142e-003 Zn 6.715e-003 Zn+2 4.539e-003
58
ZnSO4 1.744e-003
Anexo Nº2: “Especiación Neutralización primaria”. Especies Molalidad
Al 1.628e-002 AlSO4+ 6.870e-003 Al(SO4)2- 5.619e-003 Al+3 3.741e-003 As(3) 4.861e-002 H3AsO3 4.859e-002 H4AsO3+ 1.373e-005 As(5) 3.932e-002 H2AsO4- 3.741e-002 H3AsO4 1.864e-003 Ca 6.993e-003 Ca+2 4.170e-003 CaSO4 2.823e-003 Cu(1) 2.905e-007 Cu+ 2.905e-007 Cu(2) 8.636e-004 Cu+2 6.245e-004 CuSO4 2.391e-004 Fe(2) 7.864e-002 Fe+2 5.066e-002 FeSO4 2.798e-002 Fe(3) 1.431e-007 FeSO4+ 6.874e-008 FeOH+2 3.754e-008 Fe(SO4)2- 2.199e-008 Fe(OH)2+ 1.014e-008 Fe+3 4.668e-009 Na 9.552e-004 Na+ 9.081e-004 NaSO4- 4.711e-005 Pb 7.949e-006 PbSO4 4.391e-006 Pb+2 2.723e-006 S(6) 9.448e-002 SO4-2 4.272e-002 FeSO4 2.798e-002 AlSO4+ 6.870e-003 Al(SO4)2- 5.619e-003 CaSO4 2.823e-003 ZnSO4 1.244e-003 HSO4- 5.914e-004 CuSO4 2.391e-004
59
Sb(3) 3.121e-005 Sb(OH)3 1.556e-005 HsbO2 1.536e-005 Sb(5) 5.596e-007 SbO3- 5.590e-007 Si 5.712e-004 H4SiO4 5.712e-004 Zn 3.359e-003 Zn+2 1.755e-003 ZnSO4 1.244e-003
Anexo Nº3: “Especiación Reacción con H2S”.
Especies Molalidad Al 3.528e-009 AlSO4+ 1.563e-009 Al+3 1.192e-009 As(3) 6.056e-011 H3AsO3 5.694e-011 As(5) 6.803e-021 H3AsO4 6.293e-021 Ca 6.960e-003 Ca+2 4.748e-003 CaSO4 2.212e-003 Cu(1) 3.141e-018
Cu+ 3.141e-018
Cu(2) 5.986e-013 Cu(HS)3- 5.985e-013 Cu+2 6.988e-017 Fe(2) 3.517e-006 Fe+2 2.523e-006 FeSO4 9.934e-007 Fe(3) 3.754e-014 FeSO4+ 2.900e-014
Fe+3 2.747e-015 Na 9.506e-004 Na+ 9.219e-004 NaSO4- 2.877e-005 Pb 7.911e-006 Pb(HS)2 4.434e-006 PbSO4 1.737e-006
60 Pb+2 1.564e-006
S(-2) 5.101e-002 H2S 5.083e-002 HS- 9.456e-008 S(6) 1.038e-001 HSO4- 8.057e-002 SO4-2 2.097e-002 CaSO4 2.212e-003 Sb(3) 3.162e-005 Sb2S4-2 1.581e-005 Si 5.685e-004 H4SiO4 5.685e-004 Zn 1.076e-004 Zn(HS)2 5.089e-005 Zn+2 3.583e-005 ZnSO4 1.811e-005
Anexo Nº4: “Especiación Neutralización Final”. Especies Molalidad Al 1.825e-009 Al(OH)4- 1.825e-009 Al(OH)3 1.954e-013 As(3) 2.279e-011 H2AsO3- 2.088e-011 HasO3-2 1.269e-012 H3AsO3 6.387e-013 Ca 1.010e-002 Ca+2 7.095e-003 CaSO4 2.944e-003 Fe(2) 1.391e-006 Fe(OH)2 2.372e-007 Fe+2 5.950e-008 FeSO4 2.185e-008 Fe(3) 4.194e-007 Fe(OH)4- 4.186e-007 Na 4.918e-004 Na+ 4.830e-004 Pb 4.100e-006 Pb(OH)2 2.354e-006 Pb+2 3.269e-010
61
S(-2) 6.543e-008 HS- 3.254e-010 H2S 5.213e-014 SO4 9.921e-003 SO4-2 6.968e-003 CaSO4 2.944e-003 HSO4- 1.035e-011 Sb(3) 1.153e-005 Sb(OH)3 5.384e-006 HsbO2 5.294e-006 Si 8.597e-005 H3SiO4- 6.456e-005 Zn 5.570e-005 Zn(OH)2 4.784e-005 Zn+2 3.823e-009
Anexo Nº5: “Resultados Programa PHREECQ”. Input file: C:\Documents and Settings\Administrador\Mis documentos\U\memoria\CALCULOS\Proceso-definitivo.pqi Output file: C:\Documents and Settings\Administrador\Mis documentos\U\memoria\CALCULOS\Proceso-definitivo.pqo Database file: C:\Archivos de programa\USGS\Phreeqc Interactive\minteq.dat ------------------ Reading data base. ------------------ SOLUTION_MASTER_SPECIES SOLUTION_SPECIES SOLUTION_SPECIES PHASES SURFACE_MASTER_SPECIES SURFACE_SPECIES END ------------------------------------ Reading input data for simulation 1. ------------------------------------ DATABASE C:\Archivos de programa\USGS\Phreeqc Interactive\minteq.dat TITLE Lechada de Cal SOLUTION 1 Pure water pH 8.5 temp 25.0 EQUILIBRIUM_PHASES 1 Portlandite 0.0 .043 PHASES Portlandite Ca(OH)2= Ca+2 + 2OH- log_k -5.35 delta_h -4.417 kcal END ----- TITLE -----
62
Lechada de Cal ------------------------------------------- Beginning of initial solution calculations. ------------------------------------------- Initial solution 1. Pure water -----------------------------Solution composition-------------------------- Elements Molality Moles Pure water ----------------------------Description of solution------------------------ pH = 8.500 pe = 4.000 Activity of water = 1.000 Ionic strength = 1.592e-006 Mass of water (kg) = 1.000e+000 Total alkalinity (eq/kg) = 3.178e-006 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 25.000 Electrical balance (eq) = -3.178e-006 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = -99.80 Iterations = 2 Total H = 1.110124e+002 Total O = 5.550622e+001 ----------------------------Distribution of species---------------------------- Log Log Log Species Molality Activity Molality Activity Gamma OH- 3.182e-006 3.177e-006 -5.497 -5.498 -0.001 H+ 3.167e-009 3.162e-009 -8.499 -8.500 -0.001 H2O 5.551e+001 1.000e+000 -0.000 -0.000 0.000 H(0) 1.416e-028 H2 7.079e-029 7.079e-029 -28.150 -28.150 0.000 O(0) 1.664e-036 O2 8.318e-037 8.318e-037 -36.080 -36.080 0.000 ------------------------------Saturation indices------------------------------- Phase SI log IAP log KT O2(g) -33.12 50.00 83.12 O2 ----------------------------------------- Beginning of batch-reaction calculations. ----------------------------------------- Reaction step 1. Using solution 1. Pure water Using pure phase assemblage 1.
63
-----------------------------Solution composition-------------------------- Elements Molality Moles Ca 1.838e-002 1.838e-002 ----------------------------Description of solution------------------------ pH = 12.411 Charge balance pe = -6.938 Activity of water = 0.999 Ionic strength = 4.481e-002 Mass of water (kg) = 1.000e+000 Total alkalinity (eq/kg) = 3.676e-002 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 25.000 Electrical balance (eq) = -3.178e-006 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = -0.01 Iterations = 18 Total H = 1.110492e+002 Total O = 5.554298e+001 ----------------------------Distribution of species------------------------ Log Log Log Species Molality Activity Molality Activity Gamma OH- 3.160e-002 2.588e-002 -1.500 -1.587 -0.087 H+ 4.519e-013 3.879e-013 -12.345 -12.411 -0.066 H2O 5.551e+001 9.992e-001 -0.000 -0.000 0.000 Ca 1.838e-002 Ca+2 1.321e-002 6.670e-003 -1.879 -2.176 -0.297 CaOH+ 5.166e-003 4.336e-003 -2.287 -2.363 -0.076 H(0) 1.588e-014 H2 7.938e-015 8.021e-015 -14.100 -14.096 0.004 O(0) 0.000e+000 O2 0.000e+000 0.000e+000 -64.194 -64.189 0.004 ------------------------------Saturation indices--------------------------- Phase SI log IAP log KT Lime -10.15 22.65 32.80 CaO O2(g) -61.23 21.89 83.12 O2 Portlandite 0.00 22.65 22.65 Ca(OH)2 ------------------ End of simulation. ------------------ ------------------------------------ Reading input data for simulation 2. ------------------------------------ TITLE Especiación corriente de entrada. SOLUTION 2 LEPA conteniendo metales. units ppm pH 0.5 density 1.023 temp 30 As(+3) 12000.0 S(6) 67000.0 Fe(+3) 8000.0 Ca 20.0
64
Zn 400.0 Na 40.0 Si 100.0 Al 800.0 Cu(2) 100 Sb(3) 10.0 Pb 3.0 SAVE solution 2 END ----- TITLE ----- Especiación corriente de entrada. ------------------------------------------- Beginning of initial solution calculations. ------------------------------------------- Initial solution 2. LEPA conteniendo metales. -----------------------------Solution composition---------------------------- Elements Molality Moles Al 3.254e-002 3.254e-002 As(3) 1.758e-001 1.758e-001 Ca 5.476e-004 5.476e-004 Cu(2) 1.727e-003 1.727e-003 Fe(3) 1.572e-001 1.572e-001 Na 1.909e-003 1.909e-003 Pb 1.589e-005 1.589e-005 S(6) 7.654e-001 7.654e-001 Sb(3) 6.352e-005 6.352e-005 Si 1.142e-003 1.142e-003 Zn 6.715e-003 6.715e-003 ----------------------------Description of solution-------------------------- pH = 0.500 pe = 4.000 Activity of water = 0.977 Ionic strength = 8.135e-001 Mass of water (kg) = 1.000e+000 Total alkalinity (eq/kg) = -1.264e+000 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 30.000 Electrical balance (eq) = 8.257e-003 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = 0.62 Iterations = 11 Total H = 1.124946e+002 Total O = 5.910009e+001 ----------------------------Distribution of species-------------------------- Log Log Log Species Molality Activity Molality Activity Gamma H+ 4.229e-001 3.162e-001 -0.374 -0.500 -0.126 OH- 7.594e-014 4.500e-014 -13.120 -13.347 -0.227 H2O 5.551e+001 9.769e-001 -0.010 -0.010 0.000 Al 3.254e-002 AlSO4+ 1.253e-002 7.934e-003 -1.902 -2.100 -0.198 Al+3 1.105e-002 8.083e-004 -1.957 -3.092 -1.136 Al(SO4)2- 8.958e-003 5.673e-003 -2.048 -2.246 -0.198
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AlOH+2 1.834e-007 3.558e-008 -6.737 -7.449 -0.712 Al(OH)2+ 9.232e-013 6.127e-013 -12.035 -12.213 -0.178 Al(OH)3 1.976e-018 2.383e-018 -17.704 -17.623 0.081 Al(OH)4- 3.963e-024 2.510e-024 -23.402 -23.600 -0.198 As(3) 1.758e-001 H3AsO3 1.408e-001 1.698e-001 -0.851 -0.770 0.081 H4AsO3+ 3.494e-002 2.661e-002 -1.457 -1.575 -0.118 H2AsO3- 5.008e-010 3.814e-010 -9.300 -9.419 -0.118 HAsO3-2 3.505e-021 1.180e-021 -20.455 -20.928 -0.473 AsO3-3 1.973e-033 1.702e-034 -32.705 -33.769 -1.064 Ca 5.476e-004 Ca+2 3.761e-004 1.104e-004 -3.425 -3.957 -0.532 CaSO4 1.715e-004 2.069e-004 -3.766 -3.684 0.081 CaOH+ 1.893e-016 1.290e-016 -15.723 -15.889 -0.167 Cu(2) 1.727e-003 Cu+2 1.524e-003 1.315e-004 -2.817 -3.881 -1.064 CuSO4 2.034e-004 2.453e-004 -3.692 -3.610 0.081 CuOH+ 6.616e-012 4.062e-012 -11.179 -11.391 -0.212 Cu2(OH)2+2 3.496e-017 1.176e-017 -16.456 -16.929 -0.473 Cu(OH)2 2.174e-017 2.622e-017 -16.663 -16.581 0.081 Cu(OH)3- 6.422e-030 4.891e-030 -29.192 -29.311 -0.118 Cu(OH)4-2 0.000e+000 0.000e+000 -41.049 -41.522 -0.473 Fe(3) 1.572e-001 FeSO4+ 1.162e-001 7.561e-002 -0.935 -1.121 -0.187 Fe(SO4)2- 2.826e-002 2.152e-002 -1.549 -1.667 -0.118 Fe+3 1.263e-002 9.234e-004 -1.899 -3.035 -1.136 FeOH+2 1.371e-004 2.460e-005 -3.863 -4.609 -0.746 Fe2(OH)2+4 1.037e-006 1.329e-008 -5.984 -7.876 -1.892 Fe(OH)2+ 2.838e-008 1.884e-008 -7.547 -7.725 -0.178 Fe3(OH)4+5 4.839e-011 5.350e-014 -10.315 -13.272 -2.956 Fe(OH)3 5.670e-016 6.838e-016 -15.246 -15.165 0.081 Fe(OH)4- 3.183e-023 2.112e-023 -22.497 -22.675 -0.178 H(0) 1.118e-012 H2 5.590e-013 6.741e-013 -12.253 -12.171 0.081 Na 1.909e-003 Na+ 1.821e-003 1.287e-003 -2.740 -2.891 -0.151 NaSO4- 8.851e-005 5.874e-005 -4.053 -4.231 -0.178 O(0) 0.000e+000 O2 0.000e+000 0.000e+000 -66.552 -66.471 0.081 Pb 1.589e-005 PbSO4 8.417e-006 1.015e-005 -5.075 -4.993 0.081 Pb+2 6.075e-006 2.044e-006 -5.216 -5.689 -0.473 Pb(SO4)2-2 1.398e-006 4.704e-007 -5.855 -6.328 -0.473 PbOH+ 1.617e-013 1.231e-013 -12.791 -12.910 -0.118 Pb2OH+3 6.535e-017 5.636e-018 -16.185 -17.249 -1.064 Pb(OH)2 1.227e-022 1.480e-022 -21.911 -21.830 0.081 Pb(OH)3- 6.892e-033 5.249e-033 -32.162 -32.280 -0.118 Pb3(OH)4+2 6.374e-039 2.145e-039 -38.196 -38.669 -0.473 Pb(OH)4-2 0.000e+000 0.000e+000 -42.956 -43.429 -0.473 S(6) 7.654e-001 HSO4- 4.922e-001 3.117e-001 -0.308 -0.506 -0.198 FeSO4+ 1.162e-001 7.561e-002 -0.935 -1.121 -0.187 SO4-2 6.697e-002 8.830e-003 -1.174 -2.054 -0.880 Fe(SO4)2- 2.826e-002 2.152e-002 -1.549 -1.667 -0.118 AlSO4+ 1.253e-002 7.934e-003 -1.902 -2.100 -0.198 Al(SO4)2- 8.958e-003 5.673e-003 -2.048 -2.246 -0.198 ZnSO4 1.744e-003 2.103e-003 -2.758 -2.677 0.081 Zn(SO4)2-2 4.319e-004 1.453e-004 -3.365 -3.838 -0.473 CuSO4 2.034e-004 2.453e-004 -3.692 -3.610 0.081 CaSO4 1.715e-004 2.069e-004 -3.766 -3.684 0.081 NaSO4- 8.851e-005 5.874e-005 -4.053 -4.231 -0.178 PbSO4 8.417e-006 1.015e-005 -5.075 -4.993 0.081 Pb(SO4)2-2 1.398e-006 4.704e-007 -5.855 -6.328 -0.473 Sb(3) 6.352e-005 Sb(OH)2+ 4.141e-005 3.154e-005 -4.383 -4.501 -0.118 SbO+ 1.544e-005 1.176e-005 -4.811 -4.930 -0.118
66
HSbO2 3.347e-006 4.037e-006 -5.475 -5.394 0.081 Sb(OH)3 3.327e-006 4.012e-006 -5.478 -5.397 0.081 SbO2- 4.300e-017 3.275e-017 -16.367 -16.485 -0.118 Sb(OH)4- 2.346e-017 1.787e-017 -16.630 -16.748 -0.118 Si 1.142e-003 H4SiO4 1.142e-003 1.377e-003 -2.942 -2.861 0.081 H3SiO4- 1.068e-012 6.556e-013 -11.972 -12.183 -0.212 H2SiO4-2 3.868e-023 7.506e-024 -22.412 -23.125 -0.712 Zn 6.715e-003 Zn+2 4.539e-003 9.783e-004 -2.343 -3.010 -0.666 ZnSO4 1.744e-003 2.103e-003 -2.758 -2.677 0.081 Zn(SO4)2-2 4.319e-004 1.453e-004 -3.365 -3.838 -0.473 ZnOH+ 6.318e-012 4.812e-012 -11.199 -11.318 -0.118 Zn(OH)2 9.769e-020 1.178e-019 -19.010 -18.929 0.081 Zn(OH)3- 1.511e-030 1.151e-030 -29.821 -29.939 -0.118 Zn(OH)4-2 0.000e+000 0.000e+000 -41.776 -42.249 -0.473 ------------------------------Saturation indices--------------------------- Phase SI log IAP log KT Al(OH)3(a) -11.68 -1.62 10.05 Al(OH)3 Al2O3 -26.20 -3.22 22.98 Al2O3 Al4(OH)10SO4 -32.23 -9.53 22.70 Al4(OH)10SO4 Albite(low) -14.91 -12.53 2.38 NaAlSi3O8 AlOHSO4 -1.43 -4.66 -3.23 AlOHSO4 AlSb -99.58 -33.96 65.62 AlSb Analbite -15.79 -12.53 3.26 NaAlSi3O8 Analcime -16.14 -9.69 6.44 NaAlSi2O6:H2O Anglesite 0.02 -7.74 -7.76 PbSO4 Anhydrite -1.33 -6.01 -4.68 CaSO4 Anorthite -36.44 -11.86 24.58 CaAl2Si2O8 Antlerite -20.03 -11.74 8.29 Cu3(OH)4SO4 Arsenolite -0.39 -3.02 -2.63 As4O6 Bianchite -3.36 -5.12 -1.77 ZnSO4:6H2O Boehmite -9.85 -1.61 8.24 AlOOH Brochantite -29.98 -14.64 15.34 Cu4(OH)6SO4 Ca-Nontronite 6.33 -14.56 -20.89 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Ca0.165 Ca-Olivine -45.76 -8.78 36.99 Ca2SiO4 Ca3Sb2 -214.46 -73.60 140.86 Ca3Sb2 Ca3SiO5 -84.32 -11.74 72.58 Ca3SiO5 Chalcanthite -3.36 -5.99 -2.62 CuSO4:5H2O Chalcedony 0.63 -2.84 -3.47 SiO2 Claudetite -0.11 -3.02 -2.90 As4O6 Cristobalite 0.68 -2.84 -3.52 SiO2 Cu(OH)2 -11.36 -2.90 8.46 Cu(OH)2 Cu(SbO3)2 -40.88 4.33 45.21 Cu(SbO3)2 CuOCuSO4 -19.93 -8.83 11.10 CuO:CuSO4 CupricFerrite -11.40 -5.99 5.41 CuFe2O4 CuSO4 -8.73 -5.94 2.79 CuSO4 Diaspore -8.19 -1.61 6.58 AlOOH Dioptase -12.13 -5.74 6.39 CuSiO3:H2O Fe2(SO4)3 -15.10 -12.23 2.87 Fe2(SO4)3 Ferrihydrite -6.46 -1.57 4.89 Fe(OH)3 Gehlenite -67.41 -11.99 55.42 Ca2Al2SiO7 Gibbsite(C) -10.12 -1.62 8.49 Al(OH)3 Goethite -1.88 -1.55 0.32 FeOOH Goslarite -3.21 -5.13 -1.92 ZnSO4:7H2O Gypsum -1.19 -6.03 -4.84 CaSO4:2H2O Halloysite -17.43 -8.92 8.51 Al2Si2O5(OH)4 Hematite 1.28 -3.10 -4.38 Fe2O3 Jarosite-H 1.98 -10.78 -12.77 (H3O)Fe3(SO4)2(OH)6 Jarosite-Na -1.53 -13.16 -11.64 NaFe3(SO4)2(OH)6 Kaolinite -14.22 -8.92 5.30 Al2Si2O5(OH)4 Langite -30.96 -14.65 16.31 Cu4(OH)6SO4:H2O Larnakite -12.09 -12.44 -0.36 PbO:PbSO4
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Larnite -47.22 -8.78 38.45 Ca2SiO4 Laumontite -31.44 -17.59 13.85 CaAl2Si4O12:4H2O Leonhardite -50.62 -35.16 15.46 Ca2Al4Si8O24:7H2O Lepidocrocite -2.93 -1.55 1.37 FeOOH Lime -35.20 -2.97 32.24 CaO Litharge -17.22 -4.70 12.52 PbO Magadiite -8.03 -22.33 -14.30 NaSi7O13(OH)3:3H2O Maghemite -9.49 -3.10 6.39 Fe2O3 Massicot -17.41 -4.70 12.71 PbO Minium -77.56 -5.11 72.45 Pb3O4 Mirabilite -7.05 -7.94 -0.88 Na2SO4:10H2O Na-Nontronite -0.35 -14.86 -14.50 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Na0.33 Na3Sb -132.70 -39.54 93.16 Na3Sb NaSb -48.66 -25.76 22.91 NaSb Nepheline -20.66 -6.84 13.82 NaAlSiO4 O2(g) -63.52 17.98 81.50 O2 P-Wollstanite -19.40 -5.81 13.59 CaSiO3 Pb(OH)2(C) -12.69 -4.71 7.98 Pb(OH)2 Pb2O(OH)2 -35.61 -9.41 26.20 Pb2O(OH)2 Pb2O3 -61.45 -0.41 61.04 Pb2O3 Pb2SiO4 -31.69 -12.24 19.45 Pb2SiO4 Pb3O2SO4 -27.29 -17.14 10.15 Pb3O2SO4 Pb4(OH)6SO4 -42.97 -21.87 21.10 Pb4(OH)6SO4 Pb4O3SO4 -43.52 -21.84 21.68 Pb4O3SO4 PbMetal -17.96 -13.69 4.27 Pb PbO:0.3H2O -17.68 -4.70 12.98 PbO:0.33H2O PbSiO3 -14.75 -7.54 7.21 PbSiO3 Plattnerite -44.15 4.29 48.44 PbO2 Portlandite -25.25 -2.98 22.27 Ca(OH)2 Pyrophyllite -12.99 -14.59 -1.60 Al2Si4O10(OH)2 Quartz 1.09 -2.84 -3.93 SiO2 Sb -7.40 -18.87 -11.46 Sb Sb(OH)3(s) 1.63 -5.40 -7.02 Sb(OH)3 Sb2O3 -2.34 -10.76 -8.43 Sb2O3 Sb2O4 -5.04 -1.77 3.26 Sb2O4 Sb4O6I -4.60 -21.53 -16.93 Sb4O6 Sb4O6II -2.04 -21.53 -19.48 Sb4O6 SiO2(a) 0.12 -2.84 -2.96 SiO2 SiO2(am) -0.18 -2.84 -2.66 SiO2 Tenorite -10.33 -2.89 7.44 CuO Thenardite -7.65 -7.84 -0.19 Na2SO4 Wairakite -35.67 -17.57 18.11 CaAl2Si4O12:2H2O Willemite -21.81 -6.88 14.93 Zn2SiO4 Wollastonite -18.57 -5.81 12.76 CaSiO3 Zincite -12.90 -2.02 10.88 ZnO Zincosite -7.84 -5.06 2.78 ZnSO4 Zn(OH)2(A) -14.48 -2.03 12.45 Zn(OH)2 Zn(OH)2(B) -13.78 -2.03 11.75 Zn(OH)2 Zn(OH)2(C) -14.23 -2.03 12.20 Zn(OH)2 Zn(OH)2(E) -13.53 -2.03 11.50 Zn(OH)2 Zn(OH)2(G) -13.74 -2.03 11.71 Zn(OH)2 Zn2(OH)2SO4 -14.59 -7.09 7.50 Zn2(OH)2SO4 Zn3O(SO4)2 -30.42 -12.15 18.27 Zn3O(SO4)2 Zn4(OH)6SO4 -39.55 -11.15 28.40 Zn4(OH)6SO4 ZnMetal -36.32 -11.01 25.31 Zn ZnO(Active) -13.33 -2.02 11.31 ZnO ZnSb -40.73 -29.88 10.86 ZnSb ZnSiO3 -7.57 -4.86 2.71 ZnSiO3 ZnSO4:H2O -4.38 -5.07 -0.70 ZnSO4:H2O ------------------ End of simulation. ------------------ ------------------------------------ Reading input data for simulation 3.
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------------------------------------ TITLE Mezcla corrientes MIX 1 1 1 2 1 EQUILIBRIUM_PHASES 2 Gypsum 0.0 1 REACTION 1 Portlandite 1.0 0.59 SAVE solution 3 END ----- TITLE ----- Mezcla corrientes ----------------------------------------- Beginning of batch-reaction calculations. ----------------------------------------- Reaction step 1. Using mix 1. Using pure phase assemblage 2. Using reaction 1. Mixture 1. 1.000e+000 Solution 1 Pure water 1.000e+000 Solution 2 LEPA conteniendo metales. Reaction 1. Irreversible reaction defined in simulation 3. 5.900e-001 moles of the following reaction have been added: Relative Reactant moles Portlandite 1.00 Relative Element moles Ca 1.00 H 2.00 O 2.00 -----------------------------Solution composition-------------------------- Elements Molality Moles Al 1.628e-002 3.254e-002 As 8.793e-002 1.758e-001 Ca 6.993e-003 1.398e-002 Cu 8.639e-004 1.727e-003 Fe 7.864e-002 1.572e-001 Na 9.552e-004 1.909e-003 Pb 7.949e-006 1.589e-005 S 9.448e-002 1.889e-001 Sb 3.177e-005 6.352e-005 Si 5.712e-004 1.142e-003 Zn 3.359e-003 6.715e-003
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----------------------------Description of solution------------------------ pH = 3.400 Charge balance pe = 5.524 Adjusted to redox equilibrium Activity of water = 0.996 Ionic strength = 2.436e-001 Mass of water (kg) = 1.999e+000 Total alkalinity (eq/kg) = -2.792e-003 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 27.500 Electrical balance (eq) = 8.254e-003 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = 1.56 Iterations = 12 Total H = 2.223808e+002 Total O = 1.123269e+002 ----------------------------Distribution of species------------------------ Log Log Log Species Molality Activity Molality Activity Gamma H+ 5.045e-004 3.983e-004 -3.297 -3.400 -0.103 OH- 4.389e-011 3.029e-011 -10.358 -10.519 -0.161 H2O 5.551e+001 9.959e-001 -0.002 -0.002 0.000 Al 1.628e-002 AlSO4+ 6.870e-003 4.910e-003 -2.163 -2.309 -0.146 Al(SO4)2- 5.619e-003 4.015e-003 -2.250 -2.396 -0.146 Al+3 3.741e-003 4.461e-004 -2.427 -3.351 -0.924 AlOH+2 4.659e-005 1.349e-005 -4.332 -4.870 -0.538 Al(OH)2+ 3.020e-007 2.216e-007 -6.520 -6.654 -0.135 Al(OH)3 6.594e-010 6.975e-010 -9.181 -9.156 0.024 Al(OH)4- 4.529e-013 3.237e-013 -12.344 -12.490 -0.146 As(3) 4.861e-002 H3AsO3 4.859e-002 5.140e-002 -1.313 -1.289 0.024 H4AsO3+ 1.373e-005 1.014e-005 -4.862 -4.994 -0.132 H2AsO3- 1.133e-007 8.370e-008 -6.946 -7.077 -0.132 HAsO3-2 6.218e-016 1.850e-016 -15.206 -15.733 -0.527 AsO3-3 2.983e-025 1.949e-026 -24.525 -25.710 -1.185 As(5) 3.932e-002 H2AsO4- 3.741e-002 2.763e-002 -1.427 -1.559 -0.132 H3AsO4 1.864e-003 1.972e-003 -2.729 -2.705 0.024 HAsO4-2 4.116e-005 1.224e-005 -4.386 -4.912 -0.527 AsO4-3 1.268e-012 8.283e-014 -11.897 -13.082 -1.185 Ca 6.993e-003 Ca+2 4.170e-003 1.408e-003 -2.380 -2.851 -0.472 CaSO4 2.823e-003 2.986e-003 -2.549 -2.525 0.024 CaOH+ 1.463e-012 1.090e-012 -11.835 -11.963 -0.128 Cu(1) 2.905e-007 Cu+ 2.905e-007 1.921e-007 -6.537 -6.716 -0.180 Cu(2) 8.636e-004 Cu+2 6.245e-004 1.194e-004 -3.204 -3.923 -0.718 CuSO4 2.391e-004 2.529e-004 -3.621 -3.597 0.024 CuOH+ 4.248e-009 2.986e-009 -8.372 -8.525 -0.153 Cu2(OH)2+2 1.678e-011 4.991e-012 -10.775 -11.302 -0.527 Cu(OH)2 1.475e-011 1.560e-011 -10.831 -10.807 0.024 Cu(OH)3- 3.190e-021 2.356e-021 -20.496 -20.628 -0.132 Cu(OH)4-2 3.943e-030 1.173e-030 -29.404 -29.931 -0.527 Cu(S4)2-3 0.000e+000 0.000e+000 -83.002 -83.483 -0.480 CuS4S5-3 0.000e+000 0.000e+000 -83.763 -84.213 -0.449 Cu(HS)3- 0.000e+000 0.000e+000 -108.326 -108.457 -0.132 Fe(2) 7.864e-002 Fe+2 5.066e-002 1.559e-002 -1.295 -1.807 -0.512
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FeSO4 2.798e-002 2.959e-002 -1.553 -1.529 0.024 FeOH+ 2.046e-008 1.484e-008 -7.689 -7.829 -0.139 Fe(OH)2 3.705e-016 3.919e-016 -15.431 -15.407 0.024 Fe(OH)3- 5.142e-023 3.730e-023 -22.289 -22.428 -0.139 Fe(HS)2 0.000e+000 0.000e+000 -79.837 -79.813 0.024 Fe(HS)3- 0.000e+000 0.000e+000 -121.122 -121.254 -0.132 Fe(3) 1.431e-007 FeSO4+ 6.874e-008 4.987e-008 -7.163 -7.302 -0.139 FeOH+2 3.754e-008 1.040e-008 -7.426 -7.983 -0.558 Fe(SO4)2- 2.199e-008 1.624e-008 -7.658 -7.789 -0.132 Fe(OH)2+ 1.014e-008 7.440e-009 -7.994 -8.128 -0.135 Fe+3 4.668e-009 5.566e-010 -8.331 -9.254 -0.924 Fe2(OH)2+4 3.355e-013 2.626e-015 -12.474 -14.581 -2.106 Fe(OH)3 2.067e-013 2.186e-013 -12.685 -12.660 0.024 Fe3(OH)4+5 8.073e-018 4.129e-021 -17.093 -20.384 -3.291 Fe(OH)4- 7.451e-018 5.465e-018 -17.128 -17.262 -0.135 H(0) 1.859e-021 H2 9.293e-022 9.829e-022 -21.032 -21.007 0.024 Na 9.552e-004 Na+ 9.081e-004 6.657e-004 -3.042 -3.177 -0.135 NaSO4- 4.711e-005 3.456e-005 -4.327 -4.461 -0.135 O(0) 0.000e+000 O2 0.000e+000 0.000e+000 -49.593 -49.568 0.024 Pb 7.949e-006 PbSO4 4.391e-006 4.644e-006 -5.357 -5.333 0.024 Pb+2 2.723e-006 8.098e-007 -5.565 -6.092 -0.527 Pb(SO4)2-2 8.355e-007 2.485e-007 -6.078 -6.605 -0.527 PbOH+ 5.347e-011 3.948e-011 -10.272 -10.404 -0.132 Pb2OH+3 1.096e-014 7.158e-016 -13.960 -15.145 -1.185 Pb(OH)2 3.632e-017 3.841e-017 -16.440 -16.416 0.024 Pb(OH)3- 1.493e-024 1.103e-024 -23.826 -23.958 -0.132 Pb3(OH)4+2 1.335e-028 3.970e-029 -27.875 -28.401 -0.527 Pb(OH)4-2 2.129e-032 6.331e-033 -31.672 -32.198 -0.527 Pb(HS)2 0.000e+000 0.000e+000 -77.802 -77.777 0.024 Pb(HS)3- 0.000e+000 0.000e+000 -119.824 -119.955 -0.132 S(-2) 1.018e-040 H2S 1.018e-040 1.077e-040 -39.992 -39.968 0.024 HS- 0.000e+000 0.000e+000 -43.317 -43.478 -0.161 S5-2 0.000e+000 0.000e+000 -49.090 -49.616 -0.527 S4-2 0.000e+000 0.000e+000 -49.321 -49.848 -0.527 S6-2 0.000e+000 0.000e+000 -49.432 -49.959 -0.527 S-2 0.000e+000 0.000e+000 -52.365 -52.922 -0.558 S3-2 0.000e+000 0.000e+000 -52.770 -53.297 -0.527 S2-2 0.000e+000 0.000e+000 -54.010 -54.537 -0.527 Zn(HS)2 0.000e+000 0.000e+000 -75.308 -75.283 0.024 Pb(HS)2 0.000e+000 0.000e+000 -77.802 -77.777 0.024 Fe(HS)2 0.000e+000 0.000e+000 -79.837 -79.813 0.024 Cu(S4)2-3 0.000e+000 0.000e+000 -83.002 -83.483 -0.480 CuS4S5-3 0.000e+000 0.000e+000 -83.763 -84.213 -0.449 Cu(HS)3- 0.000e+000 0.000e+000 -108.326 -108.457 -0.132 Zn(HS)3- 0.000e+000 0.000e+000 -117.469 -117.601 -0.132 Pb(HS)3- 0.000e+000 0.000e+000 -119.824 -119.955 -0.132 Fe(HS)3- 0.000e+000 0.000e+000 -121.122 -121.254 -0.132 Sb2S4-2 0.000e+000 0.000e+000 -140.902 -141.428 -0.527 S(6) 9.448e-002 SO4-2 4.272e-002 1.020e-002 -1.369 -1.992 -0.622 FeSO4 2.798e-002 2.959e-002 -1.553 -1.529 0.024 AlSO4+ 6.870e-003 4.910e-003 -2.163 -2.309 -0.146 Al(SO4)2- 5.619e-003 4.015e-003 -2.250 -2.396 -0.146 CaSO4 2.823e-003 2.986e-003 -2.549 -2.525 0.024 ZnSO4 1.244e-003 1.316e-003 -2.905 -2.881 0.024 HSO4- 5.914e-004 4.226e-004 -3.228 -3.374 -0.146 Zn(SO4)2-2 3.599e-004 1.070e-004 -3.444 -3.970 -0.527 CuSO4 2.391e-004 2.529e-004 -3.621 -3.597 0.024 NaSO4- 4.711e-005 3.456e-005 -4.327 -4.461 -0.135 PbSO4 4.391e-006 4.644e-006 -5.357 -5.333 0.024
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Pb(SO4)2-2 8.355e-007 2.485e-007 -6.078 -6.605 -0.527 FeSO4+ 6.874e-008 4.987e-008 -7.163 -7.302 -0.139 Fe(SO4)2- 2.199e-008 1.624e-008 -7.658 -7.789 -0.132 Sb(3) 3.121e-005 Sb(OH)3 1.556e-005 1.646e-005 -4.808 -4.784 0.024 HSbO2 1.536e-005 1.625e-005 -4.814 -4.789 0.024 Sb(OH)2+ 2.164e-007 1.598e-007 -6.665 -6.796 -0.132 SbO+ 7.702e-008 5.688e-008 -7.113 -7.245 -0.132 SbO2- 1.124e-013 8.301e-014 -12.949 -13.081 -0.132 Sb(OH)4- 6.381e-014 4.713e-014 -13.195 -13.327 -0.132 Sb2S4-2 0.000e+000 0.000e+000 -140.902 -141.428 -0.527 Sb(5) 5.596e-007 SbO3- 5.590e-007 4.128e-007 -6.253 -6.384 -0.132 Sb(OH)6- 6.459e-010 4.770e-010 -9.190 -9.321 -0.132 SbO2+ 2.554e-014 1.886e-014 -13.593 -13.724 -0.132 Si 5.712e-004 H4SiO4 5.712e-004 6.041e-004 -3.243 -3.219 0.024 H3SiO4- 2.878e-010 2.023e-010 -9.541 -9.694 -0.153 H2SiO4-2 4.802e-018 1.390e-018 -17.319 -17.857 -0.538 Zn 3.359e-003 Zn+2 1.755e-003 5.402e-004 -2.756 -3.267 -0.512 ZnSO4 1.244e-003 1.316e-003 -2.905 -2.881 0.024 Zn(SO4)2-2 3.599e-004 1.070e-004 -3.444 -3.970 -0.527 ZnOH+ 2.420e-009 1.787e-009 -8.616 -8.748 -0.132 Zn(OH)2 4.029e-014 4.262e-014 -13.395 -13.370 0.024 Zn(OH)3- 4.563e-022 3.370e-022 -21.341 -21.472 -0.132 Zn(OH)4-2 4.490e-031 1.336e-031 -30.348 -30.874 -0.527 Zn(HS)2 0.000e+000 0.000e+000 -75.308 -75.283 0.024 Zn(HS)3- 0.000e+000 0.000e+000 -117.469 -117.601 -0.132 ------------------------------Saturation indices--------------------------- Phase SI log IAP log KT Al(OH)3(a) -3.37 6.84 10.22 Al(OH)3 Al2O3 -9.29 13.69 22.98 Al2O3 Al4(OH)10SO4 -4.11 18.59 22.70 Al4(OH)10SO4 AlAsO4:2H2O -0.66 4.14 4.80 AlAsO4:2H2O Albite(low) -5.06 -2.58 2.49 NaAlSi3O8 AlOHSO4 1.29 -1.94 -3.23 AlOHSO4 AlSb -117.09 -77.25 39.84 AlSb Analbite -5.96 -2.58 3.38 NaAlSi3O8 Analcime -5.94 0.64 6.58 NaAlSi2O6:H2O Anglesite -0.31 -8.08 -7.78 PbSO4 Anhydrite -0.18 -4.84 -4.66 CaSO4 Anilite -19.52 -88.52 -69.00 Cu0.25Cu1.5S Anorthite -13.79 11.21 25.00 CaAl2Si2O8 Antlerite -8.46 -0.17 8.29 Cu3(OH)4SO4 Arsenolite -2.43 -82.19 -79.76 As4O6 As2O5 -12.07 -5.40 6.67 As2O5 Bianchite -3.50 -5.27 -1.77 ZnSO4:6H2O BlaubleiI -20.79 -78.79 -58.00 Cu0.9Cu0.2S BlaubleiII -20.53 -83.28 -62.76 Cu0.6Cu0.8S Boehmite -1.56 6.85 8.41 AlOOH Brochantite -12.64 2.70 15.34 Cu4(OH)6SO4 Ca-Nontronite 13.88 -7.01 -20.89 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Ca0.165 Ca-Olivine -32.64 4.68 37.32 Ca2SiO4 Ca3(AsO4)2:6H2O -15.88 6.42 22.30 Ca3(AsO4)2:6H2O Ca3Sb2 -246.70 -156.35 90.35 Ca3Sb2 Ca3SiO5 -64.59 8.62 73.22 Ca3SiO5 Chalcanthite -3.29 -5.92 -2.63 CuSO4:5H2O Chalcedony 0.28 -3.22 -3.49 SiO2 Chalcocite -19.19 -92.26 -73.07 Cu2S Chalcopyrite -50.83 -165.44 -114.61 CuFeS2 Claudetite -2.16 -82.19 -80.03 As4O6
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Covellite -21.11 -77.29 -56.19 CuS Cristobalite 0.34 -3.22 -3.55 SiO2 Cu(OH)2 -5.67 2.87 8.55 Cu(OH)2 Cu(SbO3)2 -16.21 -22.56 -6.35 Cu(SbO3)2 Cu2Sb -24.22 -87.27 -63.05 Cu2Sb Cu2SO4 -13.45 -20.88 -7.44 Cu2SO4 Cu3(AsO4)2:6H2O -2.89 3.21 6.10 Cu3(AsO4)2:6H2O Cu3Sb -26.12 -102.24 -76.11 Cu3Sb CuMetal -3.58 -14.97 -11.39 Cu CuOCuSO4 -14.35 -3.04 11.31 CuO:CuSO4 CupricFerrite -0.88 4.76 5.64 CuFe2O4 Cuprite -5.12 -12.10 -6.97 Cu2O CuprousFerrite 6.57 -5.11 -11.67 CuFeO2 CuSO4 -8.81 -5.91 2.90 CuSO4 Diaspore 0.12 6.85 6.72 AlOOH Dioptase -6.79 -0.34 6.45 CuSiO3:H2O Djurleite -19.26 -91.28 -72.02 Cu0.066Cu1.868S Fe2(SO4)3 -27.70 -24.48 3.22 Fe2(SO4)3 Fe3(OH)8 -13.35 -6.10 7.25 Fe3(OH)8 FeAsO4:2H2O -2.16 -1.76 0.40 FeAsO4:2H2O Ferrihydrite -3.95 0.94 4.89 Fe(OH)3 FeS(ppt) -37.97 -88.15 -50.18 FeS Galena -31.16 -79.46 -48.31 PbS Gehlenite -37.74 18.37 56.11 Ca2Al2SiO7 Gibbsite(C) -1.79 6.84 8.63 Al(OH)3 Goethite 0.53 0.94 0.41 FeOOH Goslarite -3.33 -5.27 -1.94 ZnSO4:7H2O Greenalite -12.27 -30.37 -18.10 Fe3Si2O5(OH)4 Greigite -135.59 -326.77 -191.18 Fe3S4 Gypsum 0.00 -4.85 -4.85 CaSO4:2H2O Halloysite -1.49 7.26 8.75 Al2Si2O5(OH)4 Hematite 6.08 1.88 -4.20 Fe2O3 Hercynite -8.00 5.71 13.71 FeAl2O4 Jarosite-H -2.32 -14.76 -12.44 (H3O)Fe3(SO4)2(OH)6 Jarosite-Na -3.11 -14.54 -11.42 NaFe3(SO4)2(OH)6 Kaolinite 1.75 7.26 5.51 Al2Si2O5(OH)4 Langite -13.85 2.70 16.55 Cu4(OH)6SO4:H2O Larnakite -7.06 -7.38 -0.32 PbO:PbSO4 Larnite -34.11 4.68 38.79 Ca2SiO4 Laumontite -9.38 4.77 14.15 CaAl2Si4O12:4H2O Leonhardite -6.43 9.54 15.97 Ca2Al4Si8O24:7H2O Lepidocrocite -0.43 0.94 1.37 FeOOH Lime -28.57 3.95 32.52 CaO Litharge -11.91 0.71 12.62 PbO Mackinawite -37.24 -88.15 -50.91 FeS Magadiite -7.99 -22.29 -14.30 NaSi7O13(OH)3:3H2O Maghemite -4.50 1.88 6.39 Fe2O3 Magnetite 3.45 -6.10 -9.54 Fe3O4 Massicot -12.10 0.71 12.81 PbO Melanterite -1.36 -16.78 -15.42 FeSO4:7H2O Minium -53.10 19.96 73.06 Pb3O4 Mirabilite -7.36 -8.36 -1.00 Na2SO4:10H2O Na-Nontronite 6.92 -7.58 -14.50 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Na0.33 Na3Sb -151.43 -83.43 68.00 Na3Sb NaSb -63.29 -66.03 -2.74 NaSb Nepheline -10.16 3.85 14.02 NaAlSiO4 O2(g) -46.61 35.69 82.30 O2 Oripment -82.73 -281.60 -198.87 As2S3 P-Wollstanite -12.99 0.73 13.72 CaSiO3 Pb(OH)2(C) -7.36 0.70 8.06 Pb(OH)2 Pb2O(OH)2 -24.79 1.41 26.20 Pb2O(OH)2 Pb2O3 -41.78 19.26 61.04 Pb2O3 Pb2SiO4 -21.40 -1.80 19.60 Pb2SiO4 Pb3(AsO4)2 -9.09 -3.29 5.80 Pb3(AsO4)2 Pb3O2SO4 -16.94 -6.67 10.27 Pb3O2SO4 Pb4(OH)6SO4 -27.07 -5.97 21.10 Pb4(OH)6SO4
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Pb4O3SO4 -27.85 -5.96 21.89 Pb4O3SO4 PbMetal -21.41 -17.14 4.27 Pb PbO:0.3H2O -12.27 0.71 12.98 PbO:0.33H2O PbSiO3 -9.77 -2.51 7.26 PbSiO3 Plattnerite -30.32 18.55 48.87 PbO2 Portlandite -18.51 3.94 22.46 Ca(OH)2 Pyrite -52.51 -150.47 -97.97 FeS2 Pyrophyllite 2.43 0.83 -1.60 Al2Si4O10(OH)2 Quartz 0.75 -3.22 -3.97 SiO2 Realgar -37.52 -109.64 -72.12 AsS Sb -19.96 -57.33 -37.36 Sb Sb(OH)3(s) 2.28 -30.56 -32.85 Sb(OH)3 Sb2O3 -1.11 -61.12 -60.01 Sb2O3 Sb2O4 4.92 -43.28 -48.20 Sb2O4 Sb2O5 -12.95 -25.43 -12.48 Sb2O5 Sb4O6I -2.14 -122.24 -120.10 Sb4O6 Sb4O6II 0.45 -122.24 -122.69 Sb4O6 SbO2 6.19 -21.64 -27.82 SbO2 SiO2(a) -0.22 -3.22 -2.99 SiO2 SiO2(am) -0.53 -3.22 -2.69 SiO2 Sphalerite -31.78 -76.64 -44.86 ZnS Stibnite -90.46 -301.63 -211.17 Sb2S3 SULFUR -26.90 -62.32 -35.43 S Tenorite -4.65 2.87 7.53 CuO Thenardite -8.16 -8.34 -0.18 Na2SO4 Wairakite -13.71 4.77 18.49 CaAl2Si4O12:2H2O Willemite -11.28 3.85 15.13 Zn2SiO4 Wollastonite -12.15 0.73 12.88 CaSiO3 Wurtzite -33.69 -76.64 -42.94 ZnS Zincite -7.48 3.53 11.01 ZnO Zincosite -8.15 -5.26 2.89 ZnSO4 Zn(OH)2(A) -8.92 3.53 12.45 Zn(OH)2 Zn(OH)2(B) -8.22 3.53 11.75 Zn(OH)2 Zn(OH)2(C) -8.67 3.53 12.20 Zn(OH)2 Zn(OH)2(E) -7.97 3.53 11.50 Zn(OH)2 Zn(OH)2(G) -8.18 3.53 11.71 Zn(OH)2 Zn2(OH)2SO4 -9.23 -1.73 7.50 Zn2(OH)2SO4 Zn3(AsO4)2:2.5H2O -8.47 5.18 13.65 Zn3(AsO4)2:2.5H2O Zn3O(SO4)2 -25.63 -6.99 18.64 Zn3O(SO4)2 Zn4(OH)6SO4 -23.07 5.33 28.40 Zn4(OH)6SO4 ZnMetal -39.85 -14.31 25.53 Zn ZnO(Active) -7.78 3.53 11.31 ZnO ZnS(A) -34.32 -76.64 -42.32 ZnS ZnSb -56.80 -71.64 -14.85 ZnSb ZnSiO3 -2.50 0.32 2.82 ZnSiO3 ZnSO4:H2O -4.63 -5.26 -0.63 ZnSO4:H2O ------------------ End of simulation. ------------------ ------------------------------------ Reading input data for simulation 4. ------------------------------------ TITLE Reaccion con acido sulfhidrico. USE solution 3 PHASES FeS(ppt) FeS + H+ = Fe+2 + HS- log_k -12.18 delta_h -1.295kcal FeSII(ppt) FeS = Fe+2 + S-2 log_k -19.5 ZnSII(ppt)
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ZnS = Zn+2 + S-2 log_k -23 ZnS(A) ZnS + H+ = Zn+2 + HS- log_k -11.052 delta_h 3.67 kcal As2S3(ppt) As2S3 + 6H2O = 2H3AsO3 + 3H2S log_k -24.35 delta_h +45.892kcal CaS(ppt) CaS + H+ = Ca+2 + HS- log_k 12.71 delta_h -20.967 kcal Al2S3(ppt) Al2S3 + 3H+ = 2Al+3 + 3HS- log_k -38.05 delta_h +93.71 Al2S3II(ppt) Al2S3= 2Al+3 + 3S-2 log_k 0.8 PbS(ppt) PbS + H+ = Pb+2 + HS- log_k -14.72 delta_h +18.827 PbSII(ppt) PbS = Pb+2 + S-2 log_k -27.0 REACTION 2 H2S 1.0 0.6 EQUILIBRIUM_PHASES 3 FeS(ppt) 0.0 As2S3(ppt) 0.0 Al2S3(ppt) 0.0 ZnS(A) 0.0 Covellite 0.0 SAVE solution 4 END ----- TITLE ----- Reaccion con acido sulfhidrico. ----------------------------------------- Beginning of batch-reaction calculations. ----------------------------------------- Reaction step 1. Using solution 3. Solution after simulation 3. Using pure phase assemblage 3. Using reaction 2. Reaction 2. Irreversible reaction defined in simulation 4. 6.000e-001 moles of the following reaction have been added: Relative Reactant moles H2S 1.00 Relative Element moles
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H 2.00 S 1.00 -----------------------------Solution composition-------------------------- Elements Molality Moles Al 3.528e-009 7.085e-009 As 6.056e-011 1.216e-010 Ca 6.960e-003 1.398e-002 Cu 5.986e-013 1.202e-012 Fe 3.517e-006 7.064e-006 Na 9.506e-004 1.909e-003 Pb 7.911e-006 1.589e-005 S 1.548e-001 3.110e-001 Sb 3.162e-005 6.352e-005 Si 5.685e-004 1.142e-003 Zn 1.076e-004 2.162e-004 ----------------------------Description of solution------------------------ pH = 1.027 Charge balance pe = 3.626 Activity of water = 0.995 Ionic strength = 1.504e-001 Mass of water (kg) = 2.009e+000 Total alkalinity (eq/kg) = -1.965e-001 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 27.500 Electrical balance (eq) = 8.254e-003 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = 1.65 Iterations = 21 Total H = 2.235808e+002 Total O = 1.123269e+002 ----------------------------Distribution of species---------------------------- Log Log Log Species Molality Activity Molality Activity Gamma H+ 1.162e-001 9.393e-002 -0.935 -1.027 -0.092 OH- 1.761e-013 1.284e-013 -12.754 -12.892 -0.137 H2O 5.551e+001 9.953e-001 -0.002 -0.002 0.000 Al 3.528e-009 AlSO4+ 1.563e-009 1.169e-009 -8.806 -8.932 -0.126 Al+3 1.192e-009 1.757e-010 -8.924 -9.755 -0.831 Al(SO4)2- 7.731e-010 5.783e-010 -9.112 -9.238 -0.126 AlOH+2 6.642e-014 2.251e-014 -13.178 -13.648 -0.470 Al(OH)2+ 2.053e-018 1.567e-018 -17.688 -17.805 -0.117 Al(OH)3 2.019e-023 2.090e-023 -22.695 -22.680 0.015 Al(OH)4- 5.494e-029 4.110e-029 -28.260 -28.386 -0.126 As(3) 6.056e-011 H3AsO3 5.694e-011 5.895e-011 -10.245 -10.230 0.015 H4AsO3+ 3.615e-012 2.743e-012 -11.442 -11.562 -0.120 H2AsO3- 5.364e-019 4.071e-019 -18.270 -18.390 -0.120 HAsO3-2 1.150e-029 3.814e-030 -28.939 -29.419 -0.479 AsO3-3 0.000e+000 0.000e+000 -40.690 -41.768 -1.079 As(5) 6.803e-021 H3AsO4 6.293e-021 6.514e-021 -20.201 -20.186 0.015 H2AsO4- 5.101e-022 3.871e-022 -21.292 -21.412 -0.120 HAsO4-2 2.193e-027 7.272e-028 -26.659 -27.138 -0.479 AsO4-3 2.501e-037 2.086e-038 -36.602 -37.681 -1.079 Ca 6.960e-003
76
Ca+2 4.748e-003 1.786e-003 -2.323 -2.748 -0.425 CaSO4 2.212e-003 2.290e-003 -2.655 -2.640 0.015 CaOH+ 7.584e-015 5.855e-015 -14.120 -14.232 -0.112 Cu(1) 3.141e-018 Cu+ 3.141e-018 2.221e-018 -17.503 -17.653 -0.150 Cu(2) 5.986e-013 Cu(HS)3- 5.985e-013 4.541e-013 -12.223 -12.343 -0.120 Cu+2 6.988e-017 1.748e-017 -16.156 -16.757 -0.602 CuSO4 2.163e-017 2.239e-017 -16.665 -16.650 0.015 CuOH+ 2.507e-024 1.853e-024 -23.601 -23.732 -0.131 Cu(S4)2-3 8.358e-027 2.938e-027 -26.078 -26.532 -0.454 CuS4S5-3 1.460e-027 5.471e-028 -26.836 -27.262 -0.426 Cu(OH)2 3.962e-029 4.101e-029 -28.402 -28.387 0.015 Cu(OH)3- 0.000e+000 0.000e+000 -40.461 -40.581 -0.120 Cu2(OH)2+2 0.000e+000 0.000e+000 -41.237 -41.717 -0.479 Cu(OH)4-2 0.000e+000 0.000e+000 -51.777 -52.257 -0.479 Fe(2) 3.517e-006 Fe+2 2.523e-006 8.962e-007 -5.598 -6.048 -0.450 FeSO4 9.934e-007 1.028e-006 -6.003 -5.988 0.015 Fe(HS)2 3.668e-012 3.797e-012 -11.436 -11.421 0.015 FeOH+ 4.777e-015 3.614e-015 -14.321 -14.442 -0.121 Fe(HS)3- 3.757e-017 2.851e-017 -16.425 -16.545 -0.120 Fe(OH)2 3.906e-025 4.044e-025 -24.408 -24.393 0.015 Fe(OH)3- 2.156e-034 1.631e-034 -33.666 -33.787 -0.121 Fe(3) 3.754e-014 FeSO4+ 2.900e-014 2.194e-014 -13.538 -13.659 -0.121 Fe(SO4)2- 5.694e-015 4.321e-015 -14.245 -14.364 -0.120 Fe+3 2.747e-015 4.049e-016 -14.561 -15.393 -0.831 FeOH+2 9.785e-017 3.206e-017 -16.009 -16.494 -0.485 Fe(OH)2+ 1.274e-019 9.721e-020 -18.895 -19.012 -0.117 Fe(OH)3 1.169e-026 1.210e-026 -25.932 -25.917 0.015 Fe2(OH)2+4 2.066e-030 2.497e-032 -29.685 -31.603 -1.918 Fe(OH)4- 1.681e-033 1.282e-033 -32.775 -32.892 -0.117 Fe3(OH)4+5 0.000e+000 0.000e+000 -45.294 -48.290 -2.996 H(0) 6.588e-013 H2 3.294e-013 3.410e-013 -12.482 -12.467 0.015 Na 9.506e-004 Na+ 9.219e-004 6.991e-004 -3.035 -3.155 -0.120 NaSO4- 2.877e-005 2.195e-005 -4.541 -4.659 -0.117 O(0) 0.000e+000 O2 0.000e+000 0.000e+000 -66.665 -66.650 0.015 Pb 7.911e-006 Pb(HS)2 4.434e-006 4.591e-006 -5.353 -5.338 0.015 PbSO4 1.737e-006 1.799e-006 -5.760 -5.745 0.015 Pb+2 1.564e-006 5.186e-007 -5.806 -6.285 -0.479 Pb(SO4)2-2 1.756e-007 5.821e-008 -6.756 -7.235 -0.479 Pb(HS)3- 8.322e-012 6.315e-012 -11.080 -11.200 -0.120 PbOH+ 1.412e-013 1.071e-013 -12.850 -12.970 -0.120 Pb2OH+3 1.491e-017 1.244e-018 -16.826 -17.905 -1.079 Pb(OH)2 4.267e-022 4.417e-022 -21.370 -21.355 0.015 Pb(OH)3- 7.082e-032 5.374e-032 -31.150 -31.270 -0.120 Pb3(OH)4+2 1.014e-038 3.362e-039 -37.994 -38.473 -0.479 Pb(OH)4-2 0.000e+000 0.000e+000 -41.404 -41.884 -0.479 S(-2) 5.101e-002 H2S 5.083e-002 5.263e-002 -1.294 -1.279 0.015 Zn(HS)2 5.089e-005 5.268e-005 -4.293 -4.278 0.015 Sb2S4-2 1.581e-005 5.243e-006 -4.801 -5.280 -0.479 Pb(HS)2 4.434e-006 4.591e-006 -5.353 -5.338 0.015 HS- 9.456e-008 6.895e-008 -7.024 -7.161 -0.137 Zn(HS)3- 6.919e-011 5.251e-011 -10.160 -10.280 -0.120 Pb(HS)3- 8.322e-012 6.315e-012 -11.080 -11.200 -0.120 Fe(HS)2 3.668e-012 3.797e-012 -11.436 -11.421 0.015 Cu(HS)3- 5.985e-013 4.541e-013 -12.223 -12.343 -0.120 S5-2 6.410e-016 2.125e-016 -15.193 -15.673 -0.479 S4-2 3.761e-016 1.247e-016 -15.425 -15.904 -0.479 S6-2 2.912e-016 9.654e-017 -15.536 -16.015 -0.479
77
Fe(HS)3- 3.757e-017 2.851e-017 -16.425 -16.545 -0.120 S-2 3.207e-019 1.051e-019 -18.494 -18.979 -0.485 S3-2 1.338e-019 4.437e-020 -18.873 -19.353 -0.479 S2-2 7.703e-021 2.554e-021 -20.113 -20.593 -0.479 Cu(S4)2-3 8.358e-027 2.938e-027 -26.078 -26.532 -0.454 CuS4S5-3 1.460e-027 5.471e-028 -26.836 -27.262 -0.426 S(6) 1.038e-001 HSO4- 8.057e-002 6.027e-002 -1.094 -1.220 -0.126 SO4-2 2.097e-002 6.167e-003 -1.678 -2.210 -0.532 CaSO4 2.212e-003 2.290e-003 -2.655 -2.640 0.015 NaSO4- 2.877e-005 2.195e-005 -4.541 -4.659 -0.117 ZnSO4 1.811e-005 1.875e-005 -4.742 -4.727 0.015 Zn(SO4)2-2 2.781e-006 9.222e-007 -5.556 -6.035 -0.479 PbSO4 1.737e-006 1.799e-006 -5.760 -5.745 0.015 FeSO4 9.934e-007 1.028e-006 -6.003 -5.988 0.015 Pb(SO4)2-2 1.756e-007 5.821e-008 -6.756 -7.235 -0.479 AlSO4+ 1.563e-009 1.169e-009 -8.806 -8.932 -0.126 Al(SO4)2- 7.731e-010 5.783e-010 -9.112 -9.238 -0.126 FeSO4+ 2.900e-014 2.194e-014 -13.538 -13.659 -0.121 Fe(SO4)2- 5.694e-015 4.321e-015 -14.245 -14.364 -0.120 CuSO4 2.163e-017 2.239e-017 -16.665 -16.650 0.015 Sb(3) 3.162e-005 Sb2S4-2 1.581e-005 5.243e-006 -4.801 -5.280 -0.479 Sb(OH)2+ 5.810e-012 4.409e-012 -11.236 -11.356 -0.120 SbO+ 2.069e-012 1.570e-012 -11.684 -11.804 -0.120 Sb(OH)3 1.858e-012 1.924e-012 -11.731 -11.716 0.015 HSbO2 1.836e-012 1.900e-012 -11.736 -11.721 0.015 SbO2- 5.425e-023 4.117e-023 -22.266 -22.385 -0.120 Sb(OH)4- 3.076e-023 2.334e-023 -22.512 -22.632 -0.120 Sb(5) 7.801e-025 SbO3- 7.772e-025 5.898e-025 -24.109 -24.229 -0.120 SbO2+ 1.976e-027 1.499e-027 -26.704 -26.824 -0.120 Sb(OH)6- 8.964e-028 6.802e-028 -27.048 -27.167 -0.120 Si 5.685e-004 H4SiO4 5.685e-004 5.885e-004 -3.245 -3.230 0.015 H3SiO4- 1.131e-012 8.357e-013 -11.947 -12.078 -0.131 H2SiO4-2 7.187e-023 2.435e-023 -22.143 -22.613 -0.470 Zn 1.076e-004 Zn(HS)2 5.089e-005 5.268e-005 -4.293 -4.278 0.015 Zn+2 3.583e-005 1.272e-005 -4.446 -4.895 -0.450 ZnSO4 1.811e-005 1.875e-005 -4.742 -4.727 0.015 Zn(SO4)2-2 2.781e-006 9.222e-007 -5.556 -6.035 -0.479 Zn(HS)3- 6.919e-011 5.251e-011 -10.160 -10.280 -0.120 ZnOH+ 2.351e-013 1.784e-013 -12.629 -12.749 -0.120 Zn(OH)2 1.741e-020 1.803e-020 -19.759 -19.744 0.015 Zn(OH)3- 7.961e-031 6.041e-031 -30.099 -30.219 -0.120 Zn(OH)4-2 0.000e+000 0.000e+000 -41.514 -41.994 -0.479 ------------------------------Saturation indices--------------------------- Phase SI log IAP log KT Al(OH)3(a) -16.90 -6.68 10.22 Al(OH)3 Al2O3 -36.33 -13.35 22.98 Al2O3 Al2S3(ppt) -0.00 -137.79 -137.79 Al2S3 Al2S3II(ppt) -77.25 -137.79 -60.55 Al2S3 Al4(OH)10SO4 -53.68 -30.98 22.70 Al4(OH)10SO4 AlAsO4:2H2O -31.66 -26.86 4.80 AlAsO4:2H2O Albite(low) -20.97 -18.48 2.49 NaAlSi3O8 AlOHSO4 -7.71 -10.94 -3.23 AlOHSO4 AlSb -111.93 -46.30 65.62 AlSb Analbite -21.87 -18.48 3.38 NaAlSi3O8 Analcime -21.84 -15.26 6.58 NaAlSi2O6:H2O Anglesite -0.72 -8.50 -7.78 PbSO4 Anhydrite -0.30 -4.96 -4.66 CaSO4 Anilite -5.19 -74.19 -69.00 Cu0.25Cu1.5S
78
Anorthite -45.50 -20.50 25.00 CaAl2Si2O8 Antlerite -56.67 -48.38 8.29 Cu3(OH)4SO4 Arsenolite -38.19 -117.95 -79.76 As4O6 As2O5 -47.03 -40.37 6.67 As2O5 As2S3(ppt) 0.00 -183.42 -183.42 As2S3 Bianchite -5.35 -7.12 -1.77 ZnSO4:6H2O BlaubleiI -0.58 -58.59 -58.00 Cu0.9Cu0.2S BlaubleiII -3.03 -65.79 -62.76 Cu0.6Cu0.8S Boehmite -15.08 -6.68 8.41 AlOOH Brochantite -78.43 -63.09 15.34 Cu4(OH)6SO4 Ca-Nontronite -17.90 -12.85 5.05 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Ca0.165 Ca-Olivine -41.93 -4.62 37.32 Ca2SiO4 Ca3(AsO4)2:6H2O -64.77 -42.47 22.30 Ca3(AsO4)2:6H2O Ca3Sb2 -223.25 -81.34 141.91 Ca3Sb2 Ca3SiO5 -78.53 -5.31 73.22 Ca3SiO5 CaS(ppt) -21.46 -42.18 -20.71 CaS Chalcanthite -16.35 -18.98 -2.63 CuSO4:5H2O Chalcedony 0.27 -3.23 -3.49 SiO2 Chalcocite -7.12 -80.19 -73.07 Cu2S Chalcopyrite -0.02 -101.66 -101.64 CuFeS2 Claudetite -37.92 -117.95 -80.03 As4O6 Covellite -0.00 -56.19 -56.19 CuS Cristobalite 0.33 -3.23 -3.55 SiO2 Cu(OH)2 -23.25 -14.71 8.55 Cu(OH)2 Cu(SbO3)2 -64.73 -19.52 45.21 Cu(SbO3)2 Cu2Sb -36.42 -73.69 -37.27 Cu2Sb Cu2SO4 -35.54 -42.98 -7.44 Cu2SO4 Cu3(AsO4)2:6H2O -90.59 -84.49 6.10 Cu3(AsO4)2:6H2O Cu3Sb -47.36 -97.70 -50.34 Cu3Sb CuMetal -12.62 -24.01 -11.39 Cu CuOCuSO4 -44.99 -33.67 11.31 CuO:CuSO4 CupricFerrite -44.98 -13.39 31.59 CuFe2O4 Cuprite -31.74 -38.71 -6.97 Cu2O CuprousFerrite -20.00 -18.70 1.30 CuFeO2 CuSO4 -21.87 -18.97 2.90 CuSO4 Diaspore -13.40 -6.68 6.72 AlOOH Dioptase -24.38 -17.93 6.45 CuSiO3:H2O Djurleite -6.59 -78.61 -72.02 Cu0.066Cu1.868S Fe2(SO4)3 -40.63 -11.47 29.16 Fe2(SO4)3 Fe3(OH)8 -48.85 -2.69 46.16 Fe3(OH)8 FeAsO4:2H2O -32.90 -19.53 13.37 FeAsO4:2H2O Ferrihydrite -17.21 0.65 17.86 Fe(OH)3 FeS(ppt) 0.00 -45.48 -45.48 FeS FeSII(ppt) -5.53 -45.48 -39.95 FeS Galena 2.59 -45.71 -48.31 PbS Gehlenite -74.09 -17.97 56.11 Ca2Al2SiO7 Gibbsite(C) -15.31 -6.68 8.63 Al(OH)3 Goethite -12.73 0.66 13.38 FeOOH Goslarite -5.18 -7.12 -1.94 ZnSO4:7H2O Greenalite -39.25 -18.44 20.81 Fe3Si2O5(OH)4 Greigite -16.33 -168.60 -152.27 Fe3S4 Gypsum -0.12 -4.96 -4.85 CaSO4:2H2O Halloysite -28.56 -19.81 8.75 Al2Si2O5(OH)4 Hematite -20.43 1.31 21.75 Fe2O3 Hercynite -44.03 -17.35 26.68 FeAl2O4 Jarosite-H -33.04 -6.56 26.48 (H3O)Fe3(SO4)2(OH)6 Jarosite-Na -36.18 -8.69 27.49 NaFe3(SO4)2(OH)6 Kaolinite -25.32 -19.81 5.51 Al2Si2O5(OH)4 Langite -79.64 -63.09 16.55 Cu4(OH)6SO4:H2O Larnakite -12.41 -12.73 -0.32 PbO:PbSO4 Larnite -43.41 -4.62 38.79 Ca2SiO4 Laumontite -41.11 -26.96 14.15 CaAl2Si4O12:4H2O Leonhardite -69.89 -53.92 15.97 Ca2Al4Si8O24:7H2O Lepidocrocite -13.69 0.66 14.34 FeOOH Lime -33.21 -0.70 32.52 CaO Litharge -16.85 -4.23 12.62 PbO
79
Mackinawite -7.53 -45.48 -37.94 FeS Magadiite -10.42 -24.72 -14.30 NaSi7O13(OH)3:3H2O Maghemite -31.01 1.31 32.33 Fe2O3 Magnetite -32.05 -2.68 29.37 Fe3O4 Massicot -17.04 -4.23 12.81 PbO Melanterite -5.82 -8.27 -2.45 FeSO4:7H2O Minium -76.46 -3.39 73.06 Pb3O4 Mirabilite -7.54 -8.54 -1.00 Na2SO4:10H2O Na-Nontronite -24.87 -13.43 11.44 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Na0.33 Na3Sb -139.79 -46.01 93.78 Na3Sb NaSb -55.49 -32.45 23.04 NaSb Nepheline -26.05 -12.03 14.02 NaAlSiO4 O2(g) -63.70 18.61 82.30 O2 Oripment 15.45 -183.42 -198.87 As2S3 P-Wollstanite -17.64 -3.92 13.72 CaSiO3 Pb(OH)2(C) -12.30 -4.23 8.06 Pb(OH)2 Pb2O(OH)2 -34.67 -8.47 26.20 Pb2O(OH)2 Pb2O3 -60.20 0.84 61.04 Pb2O3 Pb2SiO4 -31.29 -11.69 19.60 Pb2SiO4 Pb3(AsO4)2 -58.86 -53.06 5.80 Pb3(AsO4)2 Pb3O2SO4 -27.23 -16.96 10.27 Pb3O2SO4 Pb4(OH)6SO4 -42.30 -21.20 21.10 Pb4(OH)6SO4 Pb4O3SO4 -43.08 -21.19 21.89 Pb4O3SO4 PbMetal -17.81 -13.54 4.27 Pb PbO:0.3H2O -17.21 -4.23 12.98 PbO:0.33H2O PbS(ppt) 2.27 -45.71 -47.99 PbS PbSII(ppt) 1.74 -45.71 -47.45 PbS PbSiO3 -14.72 -7.46 7.26 PbSiO3 Plattnerite -43.80 5.07 48.87 PbO2 Portlandite -23.15 -0.70 22.46 Ca(OH)2 Pyrite 7.35 -77.65 -85.00 FeS2 Pyrophyllite -24.66 -26.26 -1.60 Al2Si4O10(OH)2 Quartz 0.74 -3.23 -3.97 SiO2 Realgar -3.50 -75.62 -72.12 AsS Sb -14.09 -25.67 -11.58 Sb Sb(OH)3(s) -4.65 -11.72 -7.07 Sb(OH)3 Sb2O3 -14.97 -23.43 -8.45 Sb2O3 Sb2O4 -17.48 -14.12 3.36 Sb2O4 Sb2O5 -43.89 -4.82 39.08 Sb2O5 Sb4O6I -29.87 -46.85 -16.98 Sb4O6 Sb4O6II -27.28 -46.85 -19.57 Sb4O6 SbO2 -5.02 -7.06 -2.05 SbO2 SiO2(a) -0.24 -3.23 -2.99 SiO2 SiO2(am) -0.54 -3.23 -2.69 SiO2 Sphalerite 0.54 -44.32 -44.86 ZnS Stibnite 11.75 -147.87 -159.61 Sb2S3 SULFUR 3.25 -32.18 -35.43 S Tenorite -22.23 -14.71 7.53 CuO Thenardite -8.34 -8.52 -0.18 Na2SO4 Wairakite -45.44 -26.96 18.49 CaAl2Si4O12:2H2O Willemite -24.04 -8.91 15.13 Zn2SiO4 Wollastonite -16.80 -3.92 12.88 CaSiO3 Wurtzite -1.38 -44.32 -42.94 ZnS Zincite -13.85 -2.84 11.01 ZnO Zincosite -10.00 -7.11 2.89 ZnSO4 Zn(OH)2(A) -15.30 -2.85 12.45 Zn(OH)2 Zn(OH)2(B) -14.60 -2.85 11.75 Zn(OH)2 Zn(OH)2(C) -15.05 -2.85 12.20 Zn(OH)2 Zn(OH)2(E) -14.35 -2.85 11.50 Zn(OH)2 Zn(OH)2(G) -14.56 -2.85 11.71 Zn(OH)2 Zn2(OH)2SO4 -17.45 -9.95 7.50 Zn2(OH)2SO4 Zn3(AsO4)2:2.5H2O -62.55 -48.90 13.65 Zn3(AsO4)2:2.5H2O Zn3O(SO4)2 -35.70 -17.05 18.64 Zn3O(SO4)2 Zn4(OH)6SO4 -44.04 -15.64 28.40 Zn4(OH)6SO4 ZnMetal -37.68 -12.15 25.53 Zn ZnO(Active) -14.15 -2.84 11.31 ZnO
80
ZnS(A) -0.00 -44.32 -44.32 ZnS ZnSb -48.75 -37.82 10.93 ZnSb ZnSII(ppt) -0.87 -44.32 -43.45 ZnS ZnSiO3 -8.89 -6.07 2.82 ZnSiO3 ZnSO4:H2O -6.47 -7.11 -0.63 ZnSO4:H2O ------------------ End of simulation. ------------------ ------------------------------------ Reading input data for simulation 5. ------------------------------------ DATABASE C:\Archivos de programa\USGS\Phreeqc Interactive\minteq.dat TITLE Lechada de Cal SOLUTION 1 Pure water pH 8.5 temp 25.0 EQUILIBRIUM_PHASES 1 Portlandite 0.0 .043 PHASES Portlandite Ca(OH)2= Ca+2 + 2OH- log_k -5.35 delta_h -4.417 kcal END ----- TITLE ----- Lechada de Cal ------------------------------------------- Beginning of initial solution calculations. ------------------------------------------- Initial solution 1. Pure water -----------------------------Solution composition-------------------------- Elements Molality Moles Pure water ----------------------------Description of solution------------------------ pH = 8.500 pe = 4.000 Activity of water = 1.000 Ionic strength = 1.592e-006 Mass of water (kg) = 1.000e+000 Total alkalinity (eq/kg) = 3.178e-006 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 25.000 Electrical balance (eq) = -3.178e-006 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = -99.80 Iterations = 2 Total H = 1.110124e+002 Total O = 5.550622e+001 ----------------------------Distribution of species------------------------ Log Log Log
81
Species Molality Activity Molality Activity Gamma OH- 3.182e-006 3.177e-006 -5.497 -5.498 -0.001 H+ 3.167e-009 3.162e-009 -8.499 -8.500 -0.001 H2O 5.551e+001 1.000e+000 -0.000 -0.000 0.000 H(0) 1.416e-028 H2 7.079e-029 7.079e-029 -28.150 -28.150 0.000 O(0) 1.664e-036 O2 8.318e-037 8.318e-037 -36.080 -36.080 0.000 ------------------------------Saturation indices--------------------------- Phase SI log IAP log KT O2(g) -33.12 50.00 83.12 O2 ----------------------------------------- Beginning of batch-reaction calculations. ----------------------------------------- Reaction step 1. Using solution 1. Pure water Using pure phase assemblage 1. -----------------------------Solution composition-------------------------- Elements Molality Moles Ca 1.838e-002 1.838e-002 ----------------------------Description of solution------------------------ pH = 12.411 Charge balance pe = -6.938 Activity of water = 0.999 Ionic strength = 4.481e-002 Mass of water (kg) = 1.000e+000 Total alkalinity (eq/kg) = 3.676e-002 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 25.000 Electrical balance (eq) = -3.178e-006 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = -0.01 Iterations = 18 Total H = 1.110492e+002 Total O = 5.554298e+001 ----------------------------Distribution of species---------------------------- Log Log Log Species Molality Activity Molality Activity Gamma OH- 3.160e-002 2.588e-002 -1.500 -1.587 -0.087 H+ 4.519e-013 3.879e-013 -12.345 -12.411 -0.066 H2O 5.551e+001 9.992e-001 -0.000 -0.000 0.000 Ca 1.838e-002 Ca+2 1.321e-002 6.670e-003 -1.879 -2.176 -0.297 CaOH+ 5.166e-003 4.336e-003 -2.287 -2.363 -0.076 H(0) 1.588e-014 H2 7.938e-015 8.021e-015 -14.100 -14.096 0.004 O(0) 0.000e+000 O2 0.000e+000 0.000e+000 -64.194 -64.189 0.004 ------------------------------Saturation indices------------------------------
82
- Phase SI log IAP log KT Lime -10.15 22.65 32.80 CaO O2(g) -61.23 21.89 83.12 O2 Portlandite 0.00 22.65 22.65 Ca(OH)2 ------------------ End of simulation. ------------------ ------------------------------------ Reading input data for simulation 6. ------------------------------------ TITLE Especiación corriente de entrada. SOLUTION 2 LEPA conteniendo metales. units ppm pH 1.0 density 1.023 temp 30 As(+3) 0.000004 S(6) 11000 Fe 0.2 Ca 285 Zn 7.20 Na 22.36 Si 16.34 Al 0.0000974 Sb(3) 3.94 Pb 1.68 SAVE solution 2 END ----- TITLE ----- Especiación corriente de entrada. ------------------------------------------- Beginning of initial solution calculations. ------------------------------------------- Initial solution 2. LEPA conteniendo metales. -----------------------------Solution composition------------------------------ Elements Molality Moles Al 3.652e-009 3.652e-009 As(3) 5.401e-011 5.401e-011 Ca 7.193e-003 7.193e-003 Fe 3.623e-006 3.623e-006 Na 9.839e-004 9.839e-004 Pb 8.202e-006 8.202e-006 S(6) 1.158e-001 1.158e-001 Sb(3) 2.307e-005 2.307e-005 Si 1.720e-004 1.720e-004 Zn 1.114e-004 1.114e-004 ----------------------------Description of solution---------------------------- pH = 1.027
83
pe = 4.000 Activity of water = 0.996 Ionic strength = 1.617e-001 Mass of water (kg) = 1.000e+000 Total alkalinity (eq/kg) = -2.161e-001 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 30.000 Electrical balance (eq) = 1.654e-004 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = 0.06 Iterations = 8 Total H = 1.112294e+002 Total O = 5.597029e+001 ----------------------------Distribution of species---------------------------- Log Log Log Species Molality Activity Molality Activity Gamma H+ 1.242e-001 1.000e-001 -0.906 -1.000 -0.094 OH- 2.008e-013 1.450e-013 -12.697 -12.838 -0.141 H2O 5.551e+001 9.958e-001 -0.002 -0.002 0.000 Al 3.652e-009 AlSO4+ 1.612e-009 1.196e-009 -8.793 -8.922 -0.129 Al+3 1.242e-009 1.760e-010 -8.906 -9.754 -0.849 Al(SO4)2- 7.978e-010 5.921e-010 -9.098 -9.228 -0.129 AlOH+2 7.577e-014 2.498e-014 -13.120 -13.602 -0.482 Al(OH)2+ 1.830e-018 1.386e-018 -17.738 -17.858 -0.120 Al(OH)3 1.675e-023 1.738e-023 -22.776 -22.760 0.016 Al(OH)4- 7.951e-029 5.901e-029 -28.100 -28.229 -0.129 As(3) 5.401e-011 H3AsO3 5.056e-011 5.248e-011 -10.296 -10.280 0.016 H4AsO3+ 3.447e-012 2.600e-012 -11.463 -11.585 -0.122 H2AsO3- 4.940e-019 3.726e-019 -18.306 -18.429 -0.122 HAsO3-2 1.125e-029 3.644e-030 -28.949 -29.438 -0.490 AsO3-3 0.000e+000 0.000e+000 -40.677 -41.779 -1.102 Ca 7.193e-003 Ca+2 4.926e-003 1.814e-003 -2.307 -2.741 -0.434 CaSO4 2.267e-003 2.353e-003 -2.645 -2.628 0.016 CaOH+ 8.905e-015 6.831e-015 -14.050 -14.166 -0.115 Fe(2) 3.623e-006 Fe+2 2.594e-006 8.980e-007 -5.586 -6.047 -0.461 FeSO4 1.029e-006 1.068e-006 -5.988 -5.971 0.016 FeOH+ 5.437e-015 4.084e-015 -14.265 -14.389 -0.124 Fe(OH)2 5.115e-025 5.309e-025 -24.291 -24.275 0.016 Fe(OH)3- 2.744e-034 2.061e-034 -33.562 -33.686 -0.124 Fe(3) 1.076e-013 FeSO4+ 8.319e-014 6.248e-014 -13.080 -13.204 -0.124 Fe(SO4)2- 1.632e-014 1.231e-014 -13.787 -13.910 -0.122 Fe+3 7.776e-015 1.102e-015 -14.109 -14.958 -0.849 FeOH+2 2.974e-016 9.464e-017 -15.527 -16.024 -0.497 Fe(OH)2+ 3.083e-019 2.336e-019 -18.511 -18.631 -0.120 Fe(OH)3 2.634e-026 2.733e-026 -25.579 -25.563 0.016 Fe2(OH)2+4 1.789e-029 1.968e-031 -28.747 -30.706 -1.959 Fe(OH)4- 3.592e-033 2.722e-033 -32.445 -32.565 -0.120 Fe3(OH)4+5 0.000e+000 0.000e+000 -43.947 -47.008 -3.061 H(0) 1.299e-013 H2 6.495e-014 6.741e-014 -13.187 -13.171 0.016 Na 9.839e-004 Na+ 9.539e-004 7.187e-004 -3.021 -3.143 -0.123 NaSO4- 2.998e-005 2.272e-005 -4.523 -4.644 -0.120 O(0) 0.000e+000 O2 0.000e+000 0.000e+000 -64.470 -64.454 0.016 Pb 8.202e-006 PbSO4 4.030e-006 4.183e-006 -5.395 -5.378 0.016
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Pb+2 3.758e-006 1.217e-006 -5.425 -5.915 -0.490 Pb(SO4)2-2 4.144e-007 1.342e-007 -6.383 -6.872 -0.490 PbOH+ 3.132e-013 2.363e-013 -12.504 -12.627 -0.122 Pb2OH+3 8.136e-017 6.436e-018 -16.090 -17.191 -1.102 Pb(OH)2 8.819e-022 9.153e-022 -21.055 -21.038 0.016 Pb(OH)3- 1.387e-031 1.047e-031 -30.858 -30.980 -0.122 Pb3(OH)4+2 1.508e-037 4.884e-038 -36.822 -37.311 -0.490 Pb(OH)4-2 0.000e+000 0.000e+000 -41.131 -41.621 -0.490 S(6) 1.158e-001 HSO4- 9.195e-002 6.825e-002 -1.036 -1.166 -0.129 SO4-2 2.153e-002 6.113e-003 -1.667 -2.214 -0.547 CaSO4 2.267e-003 2.353e-003 -2.645 -2.628 0.016 ZnSO4 3.518e-005 3.651e-005 -4.454 -4.438 0.016 NaSO4- 2.998e-005 2.272e-005 -4.523 -4.644 -0.120 Zn(SO4)2-2 5.394e-006 1.747e-006 -5.268 -5.758 -0.490 PbSO4 4.030e-006 4.183e-006 -5.395 -5.378 0.016 FeSO4 1.029e-006 1.068e-006 -5.988 -5.971 0.016 Pb(SO4)2-2 4.144e-007 1.342e-007 -6.383 -6.872 -0.490 AlSO4+ 1.612e-009 1.196e-009 -8.793 -8.922 -0.129 Al(SO4)2- 7.978e-010 5.921e-010 -9.098 -9.228 -0.129 FeSO4+ 8.319e-014 6.248e-014 -13.080 -13.204 -0.124 Fe(SO4)2- 1.632e-014 1.231e-014 -13.787 -13.910 -0.122 Sb(3) 2.307e-005 Sb(OH)2+ 1.178e-005 8.888e-006 -4.929 -5.051 -0.122 SbO+ 4.309e-006 3.250e-006 -5.366 -5.488 -0.122 Sb(OH)3 3.512e-006 3.645e-006 -5.454 -5.438 0.016 HSbO2 3.466e-006 3.598e-006 -5.460 -5.444 0.016 SbO2- 1.224e-016 9.230e-017 -15.912 -16.035 -0.122 Sb(OH)4- 6.938e-017 5.233e-017 -16.159 -16.281 -0.122 Si 1.720e-004 H4SiO4 1.720e-004 1.785e-004 -3.765 -3.748 0.016 H3SiO4- 3.668e-013 2.687e-013 -12.436 -12.571 -0.135 H2SiO4-2 2.952e-023 9.730e-024 -22.530 -23.012 -0.482 Zn 1.114e-004 Zn+2 7.085e-005 2.453e-005 -4.150 -4.610 -0.461 ZnSO4 3.518e-005 3.651e-005 -4.454 -4.438 0.016 Zn(SO4)2-2 5.394e-006 1.747e-006 -5.268 -5.758 -0.490 ZnOH+ 5.156e-013 3.889e-013 -12.288 -12.410 -0.122 Zn(OH)2 2.957e-020 3.069e-020 -19.529 -19.513 0.016 Zn(OH)3- 1.281e-030 9.666e-031 -29.892 -30.015 -0.122 Zn(OH)4-2 0.000e+000 0.000e+000 -41.327 -41.817 -0.490 ------------------------------Saturation indices--------------------------- Phase SI log IAP log KT Al(OH)3(a) -16.81 -6.76 10.05 Al(OH)3 Al2O3 -36.49 -13.51 22.98 Al2O3 Al4(OH)10SO4 -53.95 -31.25 22.70 Al4(OH)10SO4 Albite(low) -22.52 -20.14 2.38 NaAlSi3O8 AlOHSO4 -7.74 -10.97 -3.23 AlOHSO4 AlSb -107.81 -42.19 65.62 AlSb Analbite -23.40 -20.14 3.26 NaAlSi3O8 Analcime -22.84 -16.39 6.44 NaAlSi2O6:H2O Anglesite -0.36 -8.13 -7.76 PbSO4 Anhydrite -0.27 -4.96 -4.68 CaSO4 Anorthite -46.32 -21.75 24.58 CaAl2Si2O8 Arsenolite -38.48 -41.11 -2.63 As4O6 Bianchite -5.07 -6.83 -1.77 ZnSO4:6H2O Boehmite -15.00 -6.76 8.24 AlOOH Ca-Nontronite -19.13 -40.02 -20.89 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Ca0.165 Ca-Olivine -42.22 -5.23 36.99 Ca2SiO4 Ca3Sb2 -213.95 -73.09 140.86 Ca3Sb2 Ca3SiO5 -78.56 -5.97 72.58 Ca3SiO5
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Chalcedony -0.28 -3.74 -3.47 SiO2 Claudetite -38.20 -41.11 -2.90 As4O6 Cristobalite -0.22 -3.74 -3.52 SiO2 Diaspore -13.33 -6.76 6.58 AlOOH Fe2(SO4)3 -39.42 -36.56 2.87 Fe2(SO4)3 Fe3(OH)8 -48.20 -40.89 7.31 Fe3(OH)8 Ferrihydrite -16.85 -11.96 4.89 Fe(OH)3 Gehlenite -74.16 -18.75 55.42 Ca2Al2SiO7 Gibbsite(C) -15.25 -6.76 8.49 Al(OH)3 Goethite -12.29 -11.96 0.32 FeOOH Goslarite -4.92 -6.84 -1.92 ZnSO4:7H2O Greenalite -40.45 -58.37 -17.92 Fe3Si2O5(OH)4 Gypsum -0.11 -4.96 -4.84 CaSO4:2H2O Halloysite -29.52 -21.01 8.51 Al2Si2O5(OH)4 Hematite -19.54 -23.92 -4.38 Fe2O3 Hercynite -43.78 -30.47 13.30 FeAl2O4 Jarosite-H -31.55 -44.31 -12.77 (H3O)Fe3(SO4)2(OH)6 Jarosite-Na -34.82 -46.46 -11.64 NaFe3(SO4)2(OH)6 Kaolinite -26.31 -21.01 5.30 Al2Si2O5(OH)4 Larnakite -11.69 -12.05 -0.36 PbO:PbSO4 Larnite -43.68 -5.23 38.45 Ca2SiO4 Laumontite -43.09 -29.24 13.85 CaAl2Si4O12:4H2O Leonhardite -73.94 -58.49 15.46 Ca2Al4Si8O24:7H2O Lepidocrocite -13.33 -11.96 1.37 FeOOH Lime -32.98 -0.74 32.24 CaO Litharge -16.44 -3.92 12.52 PbO Magadiite -14.07 -28.37 -14.30 NaSi7O13(OH)3:3H2O Maghemite -30.31 -23.92 6.39 Fe2O3 Magnetite -31.10 -40.88 -9.78 Fe3O4 Massicot -16.62 -3.92 12.71 PbO Melanterite -5.84 -21.18 -15.35 FeSO4:7H2O Minium -74.20 -1.75 72.45 Pb3O4 Mirabilite -7.63 -8.52 -0.88 Na2SO4:10H2O Na-Nontronite -26.10 -40.60 -14.50 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Na0.33 Na3Sb -135.02 -41.86 93.16 Na3Sb NaSb -50.48 -27.58 22.91 NaSb Nepheline -26.46 -12.65 13.82 NaAlSiO4 O2(g) -61.51 20.00 81.50 O2 P-Wollstanite -18.08 -4.49 13.59 CaSiO3 Pb(OH)2(C) -11.90 -3.92 7.98 Pb(OH)2 Pb2O(OH)2 -34.04 -7.84 26.20 Pb2O(OH)2 Pb2O3 -58.88 2.16 61.04 Pb2O3 Pb2SiO4 -31.02 -11.58 19.45 Pb2SiO4 Pb3O2SO4 -26.11 -15.96 10.15 Pb3O2SO4 Pb4(OH)6SO4 -40.98 -19.88 21.10 Pb4(OH)6SO4 Pb4O3SO4 -41.55 -19.88 21.68 Pb4O3SO4 PbMetal -18.19 -13.91 4.27 Pb PbO:0.3H2O -16.90 -3.92 12.98 PbO:0.33H2O PbSiO3 -14.87 -7.66 7.21 PbSiO3 Plattnerite -42.36 6.08 48.44 PbO2 Portlandite -23.02 -0.75 22.27 Ca(OH)2 Pyrophyllite -26.90 -28.50 -1.60 Al2Si4O10(OH)2 Quartz 0.19 -3.74 -3.93 SiO2 Sb -8.97 -20.43 -11.46 Sb Sb(OH)3(s) 1.58 -5.44 -7.02 Sb(OH)3 Sb2O3 -2.45 -10.87 -8.43 Sb2O3 Sb2O4 -4.14 -0.87 3.26 Sb2O4 Sb4O6I -4.82 -21.74 -16.93 Sb4O6 Sb4O6II -2.26 -21.74 -19.48 Sb4O6 SiO2(a) -0.78 -3.74 -2.96 SiO2 SiO2(am) -1.08 -3.74 -2.66 SiO2 Thenardite -8.31 -8.50 -0.19 Na2SO4 Wairakite -47.35 -29.24 18.11 CaAl2Si4O12:2H2O Willemite -23.90 -8.97 14.93 Zn2SiO4 Wollastonite -17.25 -4.49 12.76 CaSiO3 Zincite -13.49 -2.61 10.88 ZnO
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Zincosite -9.60 -6.82 2.78 ZnSO4 Zn(OH)2(A) -15.06 -2.61 12.45 Zn(OH)2 Zn(OH)2(B) -14.36 -2.61 11.75 Zn(OH)2 Zn(OH)2(C) -14.81 -2.61 12.20 Zn(OH)2 Zn(OH)2(E) -14.11 -2.61 11.50 Zn(OH)2 Zn(OH)2(G) -14.32 -2.61 11.71 Zn(OH)2 Zn2(OH)2SO4 -16.94 -9.44 7.50 Zn2(OH)2SO4 Zn3O(SO4)2 -34.53 -16.26 18.27 Zn3O(SO4)2 Zn4(OH)6SO4 -43.07 -14.67 28.40 Zn4(OH)6SO4 ZnMetal -37.92 -12.61 25.31 Zn ZnO(Active) -13.92 -2.61 11.31 ZnO ZnSb -43.90 -33.04 10.86 ZnSb ZnSiO3 -9.07 -6.36 2.71 ZnSiO3 ZnSO4:H2O -6.13 -6.83 -0.70 ZnSO4:H2O ------------------ End of simulation. ------------------ ------------------------------------ Reading input data for simulation 7. ------------------------------------ TITLE Mezcla corrientes MIX 1 1 1 2 1 EQUILIBRIUM_PHASES 2 Gypsum 0.0 1 REACTION 1 Portlandite 1.0 0.109 SAVE solution 3 END ----- TITLE ----- Mezcla corrientes ----------------------------------------- Beginning of batch-reaction calculations. ----------------------------------------- Reaction step 1. Using mix 1. Using pure phase assemblage 2. Using reaction 1. Mixture 1. 1.000e+000 Solution 1 Pure water 1.000e+000 Solution 2 LEPA conteniendo metales. Reaction 1. Irreversible reaction defined in simulation 3. 1.090e-001 moles of the following reaction have been added: Relative Reactant moles Portlandite 1.00 Relative Element moles
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Ca 1.00 H 2.00 O 2.00 -----------------------------Solution composition-------------------------- Elements Molality Moles Al 1.825e-009 3.652e-009 As 2.700e-011 5.401e-011 Ca 1.010e-002 2.020e-002 Fe 1.811e-006 3.623e-006 Na 4.918e-004 9.839e-004 Pb 4.100e-006 8.202e-006 S 9.921e-003 1.985e-002 Sb 1.153e-005 2.307e-005 Si 8.597e-005 1.720e-004 Zn 5.570e-005 1.114e-004 ----------------------------Description of solution------------------------ pH = 7.38 Charge balance pe = -6.907 Adjusted to redox equilibrium Activity of water = 1.000 Ionic strength = 2.877e-002 Mass of water (kg) = 2.000e+000 Total alkalinity (eq/kg) = 9.266e-004 Total carbon (mol/kg) = 0.000e+000 Total CO2 (mol/kg) = 0.000e+000 Temperature (deg C) = 27.500 Electrical balance (eq) = 1.622e-004 Percent error, 100*(Cat-|An|)/(Cat+|An|) = 0.28 Iterations = 17 Total H = 2.220758e+002 Total O = 1.111186e+002 ----------------------------Distribution of species------------------------ Log Log Log Species Molality Activity Molality Activity Gamma OH- 6.104e-004 5.164e-004 -3.214 -3.287 -0.073 H+ 2.679e-011 2.345e-011 -10.572 -10.630 -0.058 H2O 5.551e+001 9.997e-001 -0.000 -0.000 0.000 Al 1.825e-009 Al(OH)4- 1.825e-009 1.556e-009 -8.739 -8.808 -0.069 Al(OH)3 1.954e-013 1.967e-013 -12.709 -12.706 0.003 Al(OH)2+ 4.273e-018 3.665e-018 -17.369 -17.436 -0.067 AlOH+2 2.419e-023 1.309e-023 -22.616 -22.883 -0.267 AlSO4+ 1.163e-028 9.909e-029 -27.935 -28.004 -0.069 Al+3 8.408e-029 2.540e-029 -28.075 -28.595 -0.520 Al(SO4)2- 3.371e-029 2.874e-029 -28.472 -28.542 -0.069 As(3) 2.279e-011 H2AsO3- 2.088e-011 1.778e-011 -10.680 -10.750 -0.070 HAsO3-2 1.269e-012 6.673e-013 -11.897 -12.176 -0.279 H3AsO3 6.387e-013 6.429e-013 -12.195 -12.192 0.003 AsO3-3 5.068e-015 1.194e-015 -14.295 -14.923 -0.628 H4AsO3+ 8.773e-024 7.471e-024 -23.057 -23.127 -0.070 As(5) 4.206e-012 HAsO4-2 3.347e-012 1.760e-012 -11.475 -11.754 -0.279 AsO4-3 8.586e-013 2.023e-013 -12.066 -12.694 -0.628 H2AsO4- 2.747e-016 2.339e-016 -15.561 -15.631 -0.070 H3AsO4 9.766e-025 9.831e-025 -24.010 -24.007 0.003 Ca 1.010e-002 Ca+2 7.095e-003 3.942e-003 -2.149 -2.404 -0.255
88
CaSO4 2.944e-003 2.964e-003 -2.531 -2.528 0.003 CaOH+ 6.039e-005 5.199e-005 -4.219 -4.284 -0.065 Fe(2) 1.391e-006 FeOH+ 6.201e-007 5.304e-007 -6.208 -6.275 -0.068 Fe(OH)3- 4.529e-007 3.874e-007 -6.344 -6.412 -0.068 Fe(OH)2 2.372e-007 2.387e-007 -6.625 -6.622 0.003 Fe+2 5.950e-008 3.270e-008 -7.225 -7.486 -0.260 FeSO4 2.185e-008 2.200e-008 -7.661 -7.658 0.003 Fe(HS)2 2.195e-018 2.209e-018 -17.659 -17.656 0.003 Fe(HS)3- 7.778e-026 6.624e-026 -25.109 -25.179 -0.070 Fe(3) 4.194e-007 Fe(OH)4- 4.186e-007 3.590e-007 -6.378 -6.445 -0.067 Fe(OH)3 8.367e-010 8.423e-010 -9.077 -9.075 0.003 Fe(OH)2+ 1.961e-012 1.682e-012 -11.708 -11.774 -0.067 FeOH+2 2.576e-019 1.379e-019 -18.589 -18.861 -0.271 FeSO4+ 1.608e-026 1.376e-026 -25.794 -25.862 -0.068 Fe(SO4)2- 1.865e-027 1.588e-027 -26.729 -26.799 -0.070 Fe+3 1.433e-027 4.330e-028 -26.844 -27.364 -0.520 Fe2(OH)2+4 6.036e-036 4.619e-037 -35.219 -36.335 -1.116 Fe3(OH)4+5 0.000e+000 0.000e+000 -44.041 -45.785 -1.744 H(0) 4.918e-011 H2 2.459e-011 2.475e-011 -10.609 -10.606 0.003 Na 4.918e-004 Na+ 4.830e-004 4.122e-004 -3.316 -3.385 -0.069 NaSO4- 8.848e-006 7.588e-006 -5.053 -5.120 -0.067 O(0) 0.000e+000 O2 0.000e+000 0.000e+000 -70.370 -70.367 0.003 Pb 4.100e-006 Pb(OH)2 2.354e-006 2.370e-006 -5.628 -5.625 0.003 Pb(OH)3- 1.362e-006 1.160e-006 -5.866 -5.936 -0.070 Pb(OH)4-2 2.158e-007 1.135e-007 -6.666 -6.945 -0.279 PbOH+ 1.678e-007 1.429e-007 -6.775 -6.845 -0.070 PbSO4 3.473e-010 3.496e-010 -9.459 -9.456 0.003 Pb+2 3.269e-010 1.719e-010 -9.486 -9.765 -0.279 Pb3(OH)4+2 6.099e-011 3.208e-011 -10.215 -10.494 -0.279 Pb(SO4)2-2 1.261e-011 6.633e-012 -10.899 -11.178 -0.279 Pb(HS)2 2.411e-014 2.427e-014 -13.618 -13.615 0.003 Pb2OH+3 2.335e-015 5.500e-016 -14.632 -15.260 -0.628 Pb(HS)3- 1.566e-022 1.333e-022 -21.805 -21.875 -0.070 S(-2) 6.543e-008 S5-2 6.463e-009 3.399e-009 -8.190 -8.469 -0.279 S4-2 3.792e-009 1.994e-009 -8.421 -8.700 -0.279 S6-2 2.936e-009 1.544e-009 -8.532 -8.811 -0.279 HS- 3.254e-010 2.753e-010 -9.488 -9.560 -0.073 S-2 3.139e-012 1.680e-012 -11.503 -11.775 -0.271 S3-2 1.349e-012 7.097e-013 -11.870 -12.149 -0.279 Zn(HS)2 1.378e-013 1.387e-013 -12.861 -12.858 0.003 S2-2 7.766e-014 4.085e-014 -13.110 -13.389 -0.279 H2S 5.213e-014 5.247e-014 -13.283 -13.280 0.003 Pb(HS)2 2.411e-014 2.427e-014 -13.618 -13.615 0.003 Fe(HS)2 2.195e-018 2.209e-018 -17.659 -17.656 0.003 Sb2S4-2 1.221e-021 6.424e-022 -20.913 -21.192 -0.279 Zn(HS)3- 6.483e-022 5.521e-022 -21.188 -21.258 -0.070 Pb(HS)3- 1.566e-022 1.333e-022 -21.805 -21.875 -0.070 Fe(HS)3- 7.778e-026 6.624e-026 -25.109 -25.179 -0.070 S(6) 9.921e-003 SO4-2 6.968e-003 3.616e-003 -2.157 -2.442 -0.285 CaSO4 2.944e-003 2.964e-003 -2.531 -2.528 0.003 NaSO4- 8.848e-006 7.588e-006 -5.053 -5.120 -0.067 FeSO4 2.185e-008 2.200e-008 -7.661 -7.658 0.003 ZnSO4 1.803e-009 1.815e-009 -8.744 -8.741 0.003 PbSO4 3.473e-010 3.496e-010 -9.459 -9.456 0.003 Zn(SO4)2-2 9.950e-011 5.233e-011 -10.002 -10.281 -0.279 Pb(SO4)2-2 1.261e-011 6.633e-012 -10.899 -11.178 -0.279 HSO4- 1.035e-011 8.823e-012 -10.985 -11.054 -0.069 FeSO4+ 1.608e-026 1.376e-026 -25.794 -25.862 -0.068
89
Fe(SO4)2- 1.865e-027 1.588e-027 -26.729 -26.799 -0.070 AlSO4+ 1.163e-028 9.909e-029 -27.935 -28.004 -0.069 Al(SO4)2- 3.371e-029 2.874e-029 -28.472 -28.542 -0.069 Sb(3) 1.153e-005 Sb(OH)3 5.384e-006 5.419e-006 -5.269 -5.266 0.003 HSbO2 5.294e-006 5.330e-006 -5.276 -5.273 0.003 SbO2- 5.430e-007 4.624e-007 -6.265 -6.335 -0.070 Sb(OH)4- 3.106e-007 2.645e-007 -6.508 -6.578 -0.070 Sb(OH)2+ 3.625e-015 3.087e-015 -14.441 -14.510 -0.070 SbO+ 1.285e-015 1.095e-015 -14.891 -14.961 -0.070 Sb2S4-2 1.221e-021 6.424e-022 -20.913 -21.192 -0.279 Sb(5) 1.078e-010 SbO3- 1.076e-010 9.166e-011 -9.968 -10.038 -0.070 Sb(OH)6- 1.258e-013 1.071e-013 -12.900 -12.970 -0.070 SbO2+ 1.699e-032 1.446e-032 -31.770 -31.840 -0.070 Si 8.597e-005 H3SiO4- 6.456e-005 5.483e-005 -4.190 -4.261 -0.071 H2SiO4-2 1.183e-005 6.399e-006 -4.927 -5.194 -0.267 H4SiO4 9.577e-006 9.641e-006 -5.019 -5.016 0.003 Zn 5.570e-005 Zn(OH)2 4.784e-005 4.816e-005 -4.320 -4.317 0.003 Zn(OH)3- 7.623e-006 6.492e-006 -5.118 -5.188 -0.070 ZnOH+ 1.391e-007 1.185e-007 -6.857 -6.926 -0.070 Zn(OH)4-2 8.339e-008 4.386e-008 -7.079 -7.358 -0.279 Zn+2 3.823e-009 2.101e-009 -8.418 -8.678 -0.260 ZnSO4 1.803e-009 1.815e-009 -8.744 -8.741 0.003 Zn(SO4)2-2 9.950e-011 5.233e-011 -10.002 -10.281 -0.279 Zn(HS)2 1.378e-013 1.387e-013 -12.861 -12.858 0.003 Zn(HS)3- 6.483e-022 5.521e-022 -21.188 -21.258 -0.070 ------------------------------Saturation indices--------------------------- Phase SI log IAP log KT Al(OH)3(a) -6.92 3.29 10.22 Al(OH)3 Al2O3 -16.39 6.59 22.98 Al2O3 Al4(OH)10SO4 -33.23 -10.53 22.70 Al4(OH)10SO4 AlAsO4:2H2O -25.51 -1.45 24.06 AlAsO4:2H2O Albite(low) -6.99 -4.51 2.49 NaAlSi3O8 AlOHSO4 -17.18 -20.41 -3.23 AlOHSO4 AlSb -89.93 -50.09 39.84 AlSb Analbite -7.89 -4.51 3.38 NaAlSi3O8 Analcime -6.07 0.51 6.58 NaAlSi2O6:H2O Anglesite -4.43 -12.21 -7.78 PbSO4 Anhydrite -0.19 -4.85 -4.66 CaSO4 Anorthite -9.59 15.41 25.00 CaAl2Si2O8 Arsenolite -46.05 -48.77 -2.71 As4O6 As2O5 -54.68 -9.49 45.19 As2O5 Bianchite -9.35 -11.12 -1.77 ZnSO4:6H2O Boehmite -5.11 3.29 8.41 AlOOH Ca-Nontronite 15.73 20.78 5.05 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Ca0.165 Ca-Olivine -4.62 32.69 37.32 Ca2SiO4 Ca3(AsO4)2:6H2O -13.75 47.07 60.82 Ca3(AsO4)2:6H2O Ca3Sb2 -140.55 -50.20 90.35 Ca3Sb2 Ca3SiO5 -21.67 51.55 73.22 Ca3SiO5 Chalcedony -1.52 -5.02 -3.49 SiO2 Claudetite -45.78 -48.77 -2.98 As4O6 Cristobalite -1.46 -5.02 -3.55 SiO2 Diaspore -3.43 3.29 6.72 AlOOH Fe2(SO4)3 -65.27 -36.11 29.16 Fe2(SO4)3 Fe3(OH)8 2.60 48.77 46.16 Fe3(OH)8 FeAsO4:2H2O -19.88 12.75 32.63 FeAsO4:2H2O Ferrihydrite -0.37 17.50 17.86 Fe(OH)3 FeS(ppt) -2.50 -39.71 -37.21 FeS Galena 6.32 -41.99 -48.31 PbS Gehlenite -16.83 39.28 56.11 Ca2Al2SiO7
90
Gibbsite(C) -5.34 3.29 8.63 Al(OH)3 Goethite 4.11 17.50 13.38 FeOOH Goslarite -9.18 -11.12 -1.94 ZnSO4:7H2O Greenalite 10.48 31.29 20.81 Fe3Si2O5(OH)4 Greigite -12.90 -165.17 -152.27 Fe3S4 Gypsum 0.00 -4.85 -4.85 CaSO4:2H2O Halloysite -12.20 -3.44 8.75 Al2Si2O5(OH)4 Hematite 13.25 34.99 21.75 Fe2O3 Hercynite -6.32 20.36 26.68 FeAl2O4 Jarosite-H -21.39 5.09 26.48 (H3O)Fe3(SO4)2(OH)6 Jarosite-Na -15.16 12.33 27.49 NaFe3(SO4)2(OH)6 Kaolinite -8.95 -3.44 5.51 Al2Si2O5(OH)4 Larnakite -0.39 -0.71 -0.32 PbO:PbSO4 Larnite -6.10 32.69 38.79 Ca2SiO4 Laumontite -8.77 5.38 14.15 CaAl2Si4O12:4H2O Leonhardite -5.21 10.76 15.97 Ca2Al4Si8O24:7H2O Lepidocrocite 3.15 17.50 14.34 FeOOH Lime -13.66 18.86 32.52 CaO Litharge -1.13 11.49 12.62 PbO Mackinawite -1.77 -39.71 -37.94 FeS Magadiite -13.56 -27.86 -14.30 NaSi7O13(OH)3:3H2O Maghemite 2.67 34.99 32.33 Fe2O3 Magnetite 19.40 48.77 29.37 Fe3O4 Massicot -1.31 11.49 12.81 PbO Melanterite -7.48 -9.93 -2.45 FeSO4:7H2O Minium -31.13 41.93 73.06 Pb3O4 Mirabilite -8.21 -9.21 -1.00 Na2SO4:10H2O Na-Nontronite 8.63 20.06 11.44 Fe2Al.33Si3.67O10(OH)2Na0.33 Na3Sb -99.65 -31.65 68.00 Na3Sb NaSb -35.95 -38.69 -2.74 NaSb Nepheline -8.49 5.52 14.02 NaAlSiO4 O2(g) -67.41 14.89 82.30 O2 Oripment -24.49 -184.83 -160.35 As2S3 P-Wollstanite 0.12 13.84 13.72 CaSiO3 Pb(OH)2(C) 3.43 11.49 8.06 Pb(OH)2 Pb2O(OH)2 -3.21 22.99 26.20 Pb2O(OH)2 Pb2O3 -30.60 30.44 61.04 Pb2O3 Pb2SiO4 -1.63 17.97 19.60 Pb2SiO4 Pb3(AsO4)2 -19.33 24.99 44.32 Pb3(AsO4)2 Pb3O2SO4 0.51 10.78 10.27 Pb3O2SO4 Pb4(OH)6SO4 1.18 22.28 21.10 Pb4(OH)6SO4 Pb4O3SO4 0.39 22.28 21.89 Pb4O3SO4 PbMetal -0.22 4.05 4.27 Pb PbO:0.3H2O -1.49 11.49 12.98 PbO:0.33H2O PbSiO3 -0.78 6.48 7.26 PbSiO3 Plattnerite -29.93 18.94 48.87 PbO2 Portlandite -3.60 18.86 22.46 Ca(OH)2 Pyrite -0.75 -85.75 -85.00 FeS2 Pyrophyllite -11.88 -13.47 -1.60 Al2Si4O10(OH)2 Quartz -1.05 -5.02 -3.97 SiO2 Realgar -16.54 -69.40 -52.85 AsS Sb -4.85 -42.21 -37.36 Sb Sb(OH)3(s) 1.80 -31.05 -32.85 Sb(OH)3 Sb2O3 -2.08 -62.09 -60.01 Sb2O3 Sb2O4 -6.45 -54.64 -48.20 Sb2O4 Sb2O5 -34.72 -47.20 -12.48 Sb2O5 Sb4O6I -4.08 -124.18 -120.10 Sb4O6 Sb4O6II -1.49 -124.18 -122.69 Sb4O6 SbO2 0.50 -27.32 -27.82 SbO2 SiO2(a) -2.02 -5.02 -2.99 SiO2 SiO2(am) -2.33 -5.02 -2.69 SiO2 Sphalerite 3.96 -40.90 -44.86 ZnS Stibnite -11.37 -222.54 -211.17 Sb2S3 SULFUR -10.61 -46.04 -35.43 S Thenardite -9.03 -9.21 -0.18 Na2SO4 Wairakite -13.10 5.38 18.49 CaAl2Si4O12:2H2O
91
Willemite 5.02 20.15 15.13 Zn2SiO4 Wollastonite 0.96 13.84 12.88 CaSiO3 Wurtzite 2.04 -40.90 -42.94 ZnS Zincite 1.58 12.58 11.01 ZnO Zincosite -14.01 -11.12 2.89 ZnSO4 Zn(OH)2(A) 0.13 12.58 12.45 Zn(OH)2 Zn(OH)2(B) 0.83 12.58 11.75 Zn(OH)2 Zn(OH)2(C) 0.38 12.58 12.20 Zn(OH)2 Zn(OH)2(E) 1.08 12.58 11.50 Zn(OH)2 Zn(OH)2(G) 0.87 12.58 11.71 Zn(OH)2 Zn2(OH)2SO4 -6.04 1.46 7.50 Zn2(OH)2SO4 Zn3(AsO4)2:2.5H2O -23.92 28.25 52.17 Zn3(AsO4)2:2.5H2O Zn3O(SO4)2 -28.30 -9.66 18.64 Zn3O(SO4)2 Zn4(OH)6SO4 -1.77 26.63 28.40 Zn4(OH)6SO4 ZnMetal -20.40 5.14 25.53 Zn ZnO(Active) 1.27 12.58 11.31 ZnO ZnS(A) 1.42 -40.90 -42.32 ZnS ZnSb -22.23 -37.08 -14.85 ZnSb ZnSiO3 4.75 7.57 2.82 ZnSiO3 ZnSO4:H2O -10.48 -11.12 -0.63 ZnSO4:H2O ------------------ End of simulation. ------------------ ----------- End of run. -----------
92
![[TA2] PascaSidang Rev4](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/55cf8c945503462b138de548/ta2-pascasidang-rev4.jpg)
