Actividad Didáctica Interactiva Septiembre 2013 Guía de Trabajo para el Alumno




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títuloActividad Didáctica Interactiva Septiembre 2013 Guía de Trabajo para el Alumno
fecha de publicación17.01.2016
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Concentración de Minerales

Concentración de Minerales

Actividad Didáctica Interactiva


Septiembre 2013

Guía de Trabajo para el Alumno


Responde, en la computadora, con letra de color negro las preguntas que se plantean; antes de realizar la parte experimental, investiga en Internet las preguntas de la primera parte, realiza los experimentos y contesta las preguntas de cada sección y al final de estos investiga sobre la última parte. Para responder utiliza todo el espacio que requieras.

Actividad 1

Separación Magnética de Magnetita. (Fe3O4)


Tiempo estimado 10 minutos

Redacta los objetivos del trabajo experimental, con base a las siguientes preguntas:

¿En qué consiste la concentración de un mineral por magnetismo? Consiste en separar la mena de la ganga por medio de un campo magnético (imán).

¿Qué propiedad tiene el mineral hierro (magnetita) para separarse de la ganga por este método?

La magnetita es un ferromagnético, esto quiere decir que su magnetización ante la presencia de un campo magnético es fuerte.

Objetivos:


a) Observar si es mucho o poco lo que se saca de mena (magnetita).

b) Veremos que la magnetita es fuertemente atraída al imán gracias a su propiedad de imantación.

Elabora una hipótesis para este experimento con base a las respuestas a las siguientes preguntas:

Si tenemos un mineral (magnetita) mezclada con ganga, se hacen pasar en una pendiente en el interior de un tubo de plástico transparente. ¿Qué se necesita hacer para qué el mineral magnético se quede atrapado en el tubo y la ganga se separe por gravedad por el método de magnetismo? Se necesita amarrar por fuera del tubo imanes para que el mineral pueda ser separado

Hipótesis:


Como el mineral tiende a ser atraído fuertemente por el imán éste se quedará en el tubo, siendo que la ganga que no es atraído al imán descienda, siendo así la forma de separarlos.

Material Reactivos


Microscopio estereoscópico

Magnetita triturada

Balanza digital

Arena fina

Dispositivo de separación magnética (b):




Soporte universal




Trozo de manguera de plástico rígido transparente (20 x 200 mm.)




Barra de imán




Velcron




Recipientes de plastic




Embudo de plastic



Procedimiento:


  1. Observa en el microscopio las diferentes partículas e identifica el mineral y la ganga, da un estimado del % de mineral presente en la muestra.

  2. Monta el siguiente equipo:

  3. Sobre un soporte universal coloca un trozo de manguera transparente (similar a un tobogán en miniatura).

  4. Sujeta una barra de imán con velcro para que sea desmontable.

  5. Coloca un recipiente en la parte inferior de tubo para recibir la ganga.






  1. Pesa el mineral con la ganga y anota este dato en tu cuaderno.

  2. Con la ayuda de un embudo desliza en el interior del tubo que montaste, el mineral con ganga que pesaste. Puedes repetir este procedimiento varias veces hasta que consideres que el mineral ya está separado.

  3. Pesa la ganga que recogiste en el recipiente y por diferencia de pesadas calcula la cantidad de mineral atrapado por el imán.

  4. Observa con el microscopio el mineral concentrado.

Cuestionario


  1. ¿Al observar al microscopio, qué % de magnetita (Fe3O4) calculas hay en la muestra)?

30 % de magnetita

  1. ¿Qué propiedad física utilizaste para concentrar el mineral de hierro?

Imantación


Separación de la Mena:


Para separar la MENA se hace manualmente desprendiendo el velcro para liberar la barra de imán recibiendo el mineral concentrado en un recipiente para su posterior tratamiento químico.

Conclusiones


Se separó la mena de la ganga gracias a la propiedad física de la magnetita (imantación). Se observa que la ganga es mucha más que la mena. Los objetivos y la hipótesis se cumplieron.

En este procedimiento no se pudo separar en su totalidad a la magnetita de la ganga.

Este es un procedimiento fácil pero no es muy eficaz para obtener toda la magnetita.

Actividad 2

Concentración de pirita FeS2 por diferencia de densidad.


Tiempo estimado 10 minutos

  1. Redacta los objetivos del trabajo experimental, con base a las siguientes preguntas:

  2. ¿Por qué es necesario aplicar algún método para concentrar los minerales?
    Para poder separar lo que nos sirve para utilizar en este caso le llamamos mena, de lo que no nos sirve que es la ganga y esta no la necesitamos, ya que el mineral a separar de nuestro interés sirve para hacer objetos

  3. ¿Qué propiedad física puede utilizarse en un mineral hierro (pirita), para separarlo de la ganga acompañante?

Densidad

  1. ¿En qué consiste la concentración de un mineral por diferencia de densidades?

Consiste en separar la mena de la ganga por medio de su densidad, haciendo que el más denso se sedimente y el menos denso se precipite

Objetivos:


a) Observar la separación de la pirita de la ganga por medio de su densidad

b) Ver si es fácil separar la pirita de la ganga

c) Obtener la pirita en su estado puro

Elabora una hipótesis para este experimento con base a las respuestas a las siguientes preguntas:

  1. ¿Si se tiene una mezcla de mineral finamente triturado conteniendo sulfuro y ganga en un recipiente e inclinas con agitación circular y pequeños golpecitos suaves sobre la cuba se logrará la separación del mineral de la ganga?

Si, debido a que se precipitan y se sedimentan la ganga de la mena respectivamente

  1. ¿Si los minerales metálicos son más densos que la ganga en una pendiente por gravedad cuál se precipita primero?

Se precipitará la ganga debido a la poca densidad que tiene.

Hipótesis:


La mena de la ganga son separados por que la mena se sedimenta debido a su alta densidad, mientras que la ganga debido a su poca densidad con respecto al mineral se va a precipitar.

Material Reactivos


Microscopio estereoscópico

Pirita molida (FeS2)

Cuba hidroneumática

Arena fina (ganga)

Agitador mecánico (prototipo)




Balanza digital



Procedimiento:


  1. Observa en el microscopio las diferentes partículas e identifica el mineral y la ganga; da un estimado del % de mineral presente en la muestra.

  1. El mineral con la ganga está en una cuba hidroneumática, inclina ligeramente el recipiente y con agitación circular y dando pequeños golpecitos en la parte inferior de la cuba para separar el mineral de la ganga. (El profesor te indicará como hacerlo).

  2. Intenta separa el mineral en el prototipo mecánico (vibración e inclinación) como se realiza en la industria.



¿Podrías calcular el porcentaje del mineral en la muestra (ley del mineral*), * % mineral = masa del mineral / masa total x 100

Cuestionario.


  1. ¿Al observar al microscopio, qué proporción aproximada de partículas de FeS2 hay en la muestra (% de pirita)?

40 %

  1. ¿Qué propiedad usaste para separar las diferentes fases minerales?

Densidad

  1. ¿Qué métodos físicos utilizaste para concentrar el mineral de hierro utilizado en esta práctica?

Método de gravedad

  1. ¿Qué otros métodos conoces para concentrar un mineral?

Tostación, flotación, separación magnética, lixiviación


Separación de la Mena:


Para separar la MENA se hace manualmente con la ayuda de una espátula y se deposita en un recipiente etiquetado para su posterior tratamiento.

Cuestionario


  1. ¿Se alcanzaron los objetivos que se plantearon para este experimento? ¿Por qué?

Si, ya que observamos que la ganga tiende a precipitarse de manera rápida debido a su poca densidad.

  1. ¿La hipótesis de trabajo resultó falsa o verdadera? Explica

La hipótesis resulto verdadera ya que dependiendo de la densidad del mineral este se sedimentara y la ganga va a precipitarse debido a que es menos denso en comparación del mineral, en este caso la pirita.

  1. ¿Qué método físico utilizaste para separar la mena?:

Concentración por diferencia de densidades

  1. ¿Qué propiedades tiene el mineral para que pueda ser concentrado y separado de la ganga?

El mineral tiene mayor densidad respecto a la ganga.

Conclusiones.


El mineral se separa de la ganga gracias a que la ganga tiene menor capacidad de densidad, por lo cual se precipita rápidamente y fácilmente, dejando que la mena en este caso la pirita se sedimente ya que cuenta con una mayor densidad.

Actividad 3

Separación de Pb3O4 por el método de flotación.


Tiempo estimado 15 minutos

Redacta los objetivos del trabajo experimental, con base a las siguientes preguntas:

¿Qué es un método de concentración de minerales?

¿Cuál es el método de concentración de minerales más importante?

¿En qué consiste la concentración por flotación?

Objetivos:


a)

b)

c)

Elabora una hipótesis para este trabajo experimental en base a la siguiente información:

Se tiene un mineral finamente triturado y se desea concentrar por el método de flotación. No se sabe si el mineral contiene sulfuro de plomo, carbonato de plomo u óxido de plomo.

Hipótesis:



Material Reactivos


2 tubos de ensayo de 1 x 10 cm

Minio (Pb3O4)

Espátula, Agitador de vidrio

Agua

2 probetas de 10 mL.

Arena fina

Pizeta y gradilla

Aceite de pino.

1 Cápsula de porcelana



Procedimiento


  1. Mezclar en la cápsula el Pb304 y la arena para simular la gana.

  2. En cada uno de los tubos de ensayo agregar 4.0 mL de agua.

  3. Poner un poco de de la roca molida (mezcla de arena y el mineral) en cada tubo.

  4. Agitar ambos tubos y observar.

  5. Agregar 2.0 mL de aceite de pino a uno de los tubos y agitar.

  6. Dejar reposar unos minutos y observar.

  7. Comparar los dos tubos.

Cuestionario


  1. ¿Se alcanzaron los objetivos que se plantearon para este experimento?

  2. ¿Qué método físico utilizaste para separar la mena?

  3. ¿Qué propiedades tiene el mineral para que pueda ser recogido en la superficie del tubo de ensaye?

  4. ¿Explica por qué se llama método de flotación?

Actividad 4

Método pirometalúrgico de tostación de pirita FeS2.


Tiempo estimado 15 minutos

Redacta los objetivos del trabajo experimental, con base a las siguientes preguntas:

¿Por qué es importante la eliminación de gases provenientes del tratamiento de minerales que contienen aniones sulfuros?

¿Cuál es el proceso que consiste en calentar un mineral y producir óxido metálico y dióxido de azufre del mineral pirita?

Objetivos:


a)

b)

Elabora una hipótesis para este experimento con base a las respuestas a las siguientes preguntas:

¿Qué sucederá con la masa de un mineral que en su composición química contiene el anión sulfuro, al calentarlo?

¿Cómo se pueden neutralizar y conocer los productos volátiles de la tostación?

Hipótesis:



Material Reactivos


Tubo reactor en forma de “U”

1g. Pirita concentrada ( FeS2)

Probeta de 1000 mL.

700 mL. de disolución 0.1 N de NaOH

2 mangueras de hule

Fenolftaleína.

2 tapones con tubo de vidrio

Aire Comprimido

2 pinzas para bureta




Un tubo de vidrio de 25 cm de largo




Microscopio estereoscópico




Vidrio de reloj.



Procedimiento


  1. Coloca 1g. de Pirita (Sulfuro de hierro), que concentraste y observaste en el microscopio, colócalo en tubo en forma de “U” (reactor), coloca el tapón nuevamente.

  2. Adiciona 700 mL. hidróxido de sodio (disolución 0.1 N de NaOH) en una probeta de 1000 mL. agrega varias gotas de fenolftaleína hasta que de un color morado o rosa fuerte.

  3. Gira la llave de la tubería marcada con el color verde, para abrir el aire lentamente hasta que observes el burbujeo en la disolución de NaOH en la probeta.

  4. Calienta enérgicamente para producir la tostación del mineral y suspende el calentamiento cuando observes un cambio en el mismo, así como en la disolución de hidróxido de sodio.

  5. Espera que se enfríe el reactor (tubo en “U”).

  6. Con la ayuda de tu profesor desconecta el reactor quitando los tapones, aflojando las pinzas, para liberar el tubo y recuperar el mineral tostado en un vidrio de reloj.

  7. Pesa nuevamente el producto obtenido y calcula la diferencia (pesada inicial y final); observa nuevamente en el microscopio. Anota tus conclusiones.


Cuestionario


  1. ¿Qué observas cuando calientas el mineral de hierro (color oro).

  2. ¿Se desprende un gas cuando se calienta el mineral? ¿Qué sustancia se desprende de la pirita al calentarla?¿Qué reacción ocurrió con el mineral en el tubo reactor? Completa la ecuación química.
    FeS2 + O2 ? + ?

  3. ¿Qué reacción ocurrió en la probeta con hidróxido de sodio (NaOH)? Completa la ecuación química.
    NaOH + SO2 ? + ?

  4. ¿Cómo se llama este proceso químico?

  5. ¿Qué criterio utilizaste para considerar concluida la reacción química?

  6. ¿Se alcanzaron los objetivos que se plantearon para este experimento? ¿Porqué?

Conclusiones


Nota.- Conservar el producto obtenido en el tubo reactor para la siguiente actividad experimental de obtención de metales.

Actividad 5

Método pirometalúrgico de calcinación de malaquita (Cu2(OH)2CO3)


Tiempo estimado 15 minutos

Redacta los objetivos del trabajo experimental, con base a las siguientes preguntas:

¿En qué consiste el proceso de calcinación de un mineral y con qué finalidad se hace?

¿Qué necesitamos para realizar la calcinación de un mineral en el laboratorio?

¿Qué importancia tiene la calcinación de minerales carbonatados en la obtención de metales?

Objetivos:

a)

b)

c)

Elabora una hipótesis para este experimento con base a las respuestas a las siguientes preguntas:

¿Qué sucederá con la masa de un mineral que en su composición química contienen el anión carbonato si lo calentamos en presencia de aire?

Hipótesis:

Material Reactivos


Papel asbesto

Mineral Malaquita (Cu2(OH)2CO3)

Balanza digital

Agua de cal (Solución de Ca(OH)2)

Tubo reactor

Vaso de precipitado de 100 mL.

Pinzas para crisol y alambre de acero

Popote

Probeta de 50 mL.

Aire

2 mangueras de hule con tubo de vidrio y tapón.




Mechero de bunsen o Fisher




Procedimiento I:

  1. Pesa 1 gramo del mineral Malaquita (Carbonato de cobre) y colócalo en un papel asbesto o de aluminio.

  2. Introduce el papel asbesto con el mineral en el centro de tubo reactor, con la ayuda de un alambre.

  3. Adiciona 30 mL. de agua de cal (Ca(OH)2) en una probeta de 50 mL.

  4. Gira lentamente la llave de la tubería marcada con el color verde, para abrir el aire hasta que observes el burbujeo en el agua de cal en la probeta.

  5. Calienta enérgicamente para producir la calcinación del mineral y suspende el calentamiento cuando observes un cambio en el mismo, describe los fenómenos que observes tanto en el tubo reactor como en el agua de cal.

  6. Mientras se enfría el reactor. Sopla con un popote una disolución de agua de cal hasta que observes un cambio.

  7. Con la ayuda del alambre y una pinza para crisol para retirar el papel asbesto con la sustancia resultante.

  8. Pesa nuevamente el producto obtenido y analiza los resultados (pesada inicial y final).Anota tus observaciones.


Cuestionario:


  1. ¿Qué observas cuando calientas el mineral de cobre CuCO3 (color verde pistache)?

  2. ¿Hubo indicios de cambios químicos o físicos? ¿Cuáles? Explica.

  3. ¿Se desprende un gas cuando se calienta el mineral? ¿Qué sustancia se desprende del carbonato de cobre?

  4. ¿Qué reacción ocurrió con el mineral en el tubo reactor?

  5. Completa la ecuación química.

CuCO3 ? + ?

6. ¿Qué reacción ocurrió en la probeta con agua de cal (Ca(OH)2)?

7. ¿Qué reacción ocurrió con agua de cal que soplaste? Complétala

Ca(OH)2 + CO2

8.¿Qué criterio utilizaste para considerar concluida la reacción química?

9. ¿Se alcanzaron los objetivos que se plantearon para este experimento? ¿Porqué?

10. ¿La hipótesis de trabajo resultó verdadera o falsa? ¿Por qué?

Nota: Guarda el residuo sólido que se formó en la calcinación de la malaquita para la siguiente actividad

Actividad 6

Método hidrometalúrgico de lixiviación de tenorita CuO.


Tiempo estimado 10 minutos

Redacta los objetivos del trabajo experimental, con base a las siguientes preguntas:

¿En qué consiste el proceso de Lixiviación ácida de un mineral de clase IV o V y con qué finalidad se hace?

¿Qué necesitamos para realizar una Lixiviación ácida de un mineral en el laboratorio?

¿Qué importancia tiene la Lixiviación ácida en la obtención de metales a partir de minerales que contienen como aniones: óxidos o carbonatos?

Objetivos:


a)

b)

c)

Elabora una hipótesis para este experimento con base a las respuestas a las siguientes preguntas:

¿Qué sucederá con los minerales mencionados (óxidos y carbonatos) al adicionarles ácidos diluidos como el ácido sulfúrico y en qué caso se desprende algún producto volátil?

Hipótesis:

Material Reactivos


2 Papel filtro

Mineral Malaquita (CuCO3) triturado

Balanza digital

Mineral tenorita (CuO) triturado

Bureta de 50 mL.

Acido sulfúrico (H2SO4)1:4

Matraz erlenmeyer de 125 mL.

Carbonato de sodio (Na2CO3)

Probeta de 50 mL.




Embudo de plástico




Matraz aforado de 100 mL.



Procedimiento:


  1. Deposita 1g. de mineral tenorita (oxido de cobre: CuO, puedes usar el producto obtenido en la calcinación de la malaquita) o en su caso pesar 1 g. de mineral malaquita, colocar el mineral en un vaso de precipitado de 250 mL.

  1. Agrega 10 mL de agua destilada al vaso con el mineral.

  2. Realiza la lixiviación ácida del mineral de cobre agregando lentamente 3 mL. de H2SO4 1:4 contenido en la bureta, al vaso de precipitado, agitando. Espera dos minutos y observa detenidamente lo que ocurra, adiciona un poco más ácido si es necesario.

  3. Filtra la mezcla obtenida, observa el color de la solución filtrada.

  4. A partir de la masa del mineral de cobre, con base a la ecuación balanceada (lixiviación ácida) calcula la cantidad de sustancia presente en la solución azul.


Cuestionario


  1. ¿Qué observas cuando adicionas el ácido sulfúrico?

  2. ¿Observaste cambios físicos? (Si) (No) ¿Cuáles?

  3. ¿Hubo indicios de cambios químicos? (Si) (No) ¿Qué cambios químicos?

  4. ¿Cambió la temperatura (Si) (No) ¿Cómo fue?

  5. ¿Qué reacción ocurrió? Explica

  6. Completa la siguiente ecuación química;

CuO + H2SO4

  1. ¿Qué criterio utilizaste para considerar concluida la reacción química?

Conclusiones


Nota: *Guarda el producto de la lixiviación.



Susana Ramírez Ruiz Esparza Alfredo Martínez Arronte Taurino Marroquín Cristóbal Otilia Valdés Galicia



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