Universidad Técnica de Machala Unidad Académica de Ciencias Químicas y de la Salud Carrera de Ingeniería Química Operaciones Unitarias III Tema: LIXIVIACIÓN CON CINAURO
Integrantes: Betsy Beatriz Olarte Pambi María del Cisne Ordoñez Lucín
Ing. Ptro. Quim. Braulio Madrid 5to. Ing. Química
Machala
2014-2015
RESUMEN.
La industria metalúrgica está basada en una serie de procesos para la recuperación del metal rico en este caso sería el oro como objetivo a extraer. Para ellos se emplean diversos procesos tales como: gravimetría, concentración (flotación), disolución (lixiviación con un agente lixiviante ya sea: cianuro de sodio o potasio, tiourea, tiosulfato) adsorción, desorción, elución, refinación. Pero el proceso más empleando es el de lixiviación con cianuro, ya que es un método muy eficaz de bajos costos de producción y alto rendimiento en recuperar el metal rico, pero un mayor contaminante a nivel ambiental y de la salud. Acarreando consigo enfermedades cancerígenas, gastrointestinales, respiratorias, etc. El proceso de cinauración se basa en la disolución entre el mineral con una granulometría de 200 mallas y un lixiviante en este caso el cianuro de sodio, a un pH de 11-12 con el objetivo de disminuir la hidrolisis para que no se forme el ácido cianhídrico compuesto altamente toxico y mortal. Y de esta manera obtener en disolución la pulpa cargada con el metal valioso para su posterior adsorción mediante el uso de carbón activado o cementación con polvo de zinc, dependiendo del proceso de recuperación de cada planta. Para luego su posterior desorción por celdas electrolíticas y como etapa final la refinación para la obtención del lingote o barra de oro con una ley alta.
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ÍNDICE. LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN CON CIANURO DE SODIO CIANURACIÓN DEL ORO--------------------------------------------------------------------------4 OPERACIONES DEL CIANURO-------------------------------------------------------------------4 VENTAJAS---------------------------------------------------------------------------------------------5 DESVENTAJAS----------------------------------------------------------------------------------------5 LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN------------------------------------------------------------------6 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO--------------------------------------------------------------------6 CHANCADO--------------------------------------------------------------------------------------------7 MOLIENDA---------------------------------------------------------------------------------------------7 HIDROCICLONES------------------------------------------------------------------------------------8 CIANURACIÓN----------------------------------------------------------------------------------------8 CONTROL DE CIANURO---------------------------------------------------------------------------9 CONTROL DE CAL---------------------------------------------------------------------------------10 DIAGRAMAS DE FLUJO--------------------------------------------------------------------------11 CÁLCULOS DEL % DE CIANURO VS TIEMPO----------------------------------------------12 BIBLIOGRAFÍA--------------------------------------------------------------------------------------13
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LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN CON CIANURO DE SODIO
1 CIANURACIÓN DEL ORO. La cianuración del oro, es una técnica metalúrgica para la extracción de oro del mineral de baja calidad, que busca convertir el oro (insoluble en agua) en aniones metálicos complejos de aurocianida, solubles en agua. Debido a la naturaleza venenosa del cianuro, el proceso es muy controvertido y su uso está prohibido en varios países y territorios. Se basa en que el oro nativo, plata o distintas aleaciones entre estos, son solubles en soluciones cianuradas alcalinas diluidas, regidas por la siguiente ecuación de Elsner:
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O ===> 4NaAu(CN)2 + 4NaOH La reacción describe un proceso de corrosión en el cual el oxígeno absorbe los electrones en una zona catódica sobre la superficie metálica, mientras que en una zona anódica del metal éste cede electrones e ingresa a la solución como complejo de cianuro. Cuyas operaciones se basan en cianuración dinámica y estáticas.
1.1 OPERACIONES DE CIANURACIÓN ESTÁTICAS. Son aquellas en las que el material solido que se procesa no es sometido a algún tipo de movimiento, es decir que durante el proceso el mineral o relave se mantiene quieta.
A. HEAP LEACHING (LIXIVIACIÓN EN PILAS). B. VAT LEACHING (LIXIVIACIÓN EN BATEAS). 1.2 OPERACIONES DE CIANURACIÓN DINÁMICA. Aquí la pulpa que es la mezcla de líquido (solución lixiviante) y solido que es el mineral relave se mantiene en movimiento por agitación constante.
A. TANQUES AGITADORES MECÁNICOS. En este tipo de operación se usan plantas en las que la pulpa circula en tanques de metal, usualmente cilíndricos, en los que el material solido es mantenido en suspensión agitada -4-
mediante el uso de impulsores metálicos. El impulsor recibe la fuerza motriz mediante un eje, el mismo que a su vez recibe movimiento mediante fajas y poleas.
B. TANQUES AGITADORES NEUMÁTICOS. Es una operación similar a la anterior, es decir que también se tratan de tanques metálicos para agitar la pulpa pero con la diferencia que la suspensión de la pulpa se efectúa mediante el bombeo de aire en la base del tanque (llamados pachucas), aquí se puede acelerar la velocidad de reacción debido a la gran cantidad de aire que se introduce en la pulpa.
Figura 1. Mecanismo de agitación mecánica y neumática. 1.3 Sus ventajas comparativas con otros métodos de lixiviación son: Alta extracción del elemento a recuperar Tiempos cortos de procesamiento (horas) Proceso contínuo que permite una gran automatización Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de finos
Sus desventajas son:
Un mayor costo de inversión y operación -5-
Necesita una etapa de molienda y una etapa de separación sólido líquido (espesamiento y filtración).
2 LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN. La mena molida a tamaños menores a las 150 mallas (aproximadamente tamaños menores a los 105 micrones), es agitada con solución cianurada por tiempos que van desde las 6 hasta las 72 horas. La concentración de la solución cianurada está en el rango de 200 a 800 ppm (partes por millón equivale a gr de cianuro por metro cubico de solución). El pH debe ser alto, entre 10 y 11, para evitar la pérdida de cianuro por hidrólisis (generación de gas cianhídrico, CNH, altamente venenoso) y para neutralizar los componentes ácidos de la mena. Para evitarlo anterior se usa cal, para mantener el pH alcalino. Se adiciona lo necesario para mantener la concentración de cal libre en la solución por encima 100 gr/m3. La velocidad de disolución del oro nativo depende entre otros factores, del tamaño de la partícula, grado de liberación, contenido de plata. Se realizan ensayos a escala laboratorio, con el objeto de determinar las condiciones óptimas para el tratamiento económico y eficiente de la mena. Las variables a determinar son las siguientes:
Consumo de cianuro por tonelada de mineral tratado. Consumo de cal por tonelada de mineral tratado. Tiempo de contacto, ya sea en la lixiviación por agitación como en la lixiviación por percolación. Concentración más conveniente del cianuro en la solución. Dilución más adecuada de la pulpa.
3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO. 3.1 CHANCADO. El mineral llegado de la mina es chancado con el uso de chancadoras de quijadas o manualmente hasta conseguir un tamaño adecuado, de aproximadamente 3/4 “. Como también es posible procesar relaves de amalgamación, es ese caso el chancado es innecesario. -6-
Figura 2. Trituradora de Mandíbula. 3.2 MOLIENDA. El mineral chancado es introducido en molinos de bolas, una vez cargado es cerrado y se realiza la molienda durante una hora y media aproximadamente: Una molienda adecuada de cualquier mineral seria aquella en la que se haga la operación en forma continua (con entrada y salida del mineral en forma simultanea) mediante el uso de agua, porque además se tendría una granulometría ideal (tamaño de partículas medido en mallas tyler) es decir a 200 mallas.
Figura 3. Molino de Bola. Tabla 1. Tamaño de algunos minerales para la lixiviación por agitación.
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3.3 HIDROCICLONES. Este separa las partículas fina de las gruesas las finas son las que se mandan a las celdas de flotación para ser concentradas y las gruesas son regresadas al molino para ser molidas nuevamente. El hidrociclon no debe estar tapado sea en el o donde el underflow el principal objetivo de un hidrociclon es de separar un determinado caudal en dos productos uno llamado descarga( under flow) que debería llevar la parte más gruesa de retorno al molino y la otra parte llamada rebose ( over flow ) es la parte que lleva el mineral más fino al sistema de flotación
Figura 4. Hidrociclones. 3.4 CIANURACIÓN. El llenado de tanques se lo debe realizar de una manera adecuada como es la densidad de 1270 a1300 kg/mt3 Los cuidados que se debe tener aquí son:
La concentración de cianuro 0.18 % a 0.25 % La concentración de cal 0.016 a 0.025 % La protección alcalina no debe estar por debajo de estos parámetros porque el cianuro cuando no hay protección alcalina forma el ácido cianhídrico ( venenoso ) Y para evitar esto siempre debe haber protección alcalina Figura 5. Tanques de Cianuración.
No se debe regar los tanques puesto que allí se está votando solución rica -8-
Tener cuidado con los motores calentamiento de estos puede ser bajo voltaje en una de sus líneas eléctricas como también pude ser exceso de carga en el tanque Tener cuidado con las bandas que no se calienten, deben estar no muy templadas cuando están muy templadas tienden a dañarse Que todos los desperdicios como sacos de la cal y los tarros de cianuro deben ser almacenados en un lugar determinado para luego ser llevados a un ligar de chatarra El proceso para el control de la cal y cianuro se lo realiza de la siguiente manera
3.4.1 CONTROL DE CIANURO Se toma una muestra del tanque Se filtra y de esta solución filtrada se toma 25 ml Se pone en un vaso de precipitación Se pone 3 gotas de ioduro de potasio como indicador Se enrasa la bureta con nitrato de plata y se titula hasta que la solución cambie de color claro hasta una solución azul amarillenta esto nos indica que hasta allí termina la titulación Este valor se lee en la bureta y se anota la concentración de cianuro debe ser de 0.18 a 0.25 % 3.4.2 CONTROL DE CAL Con esta misma solución se agrega 3 gotas de fenolftaleína para determinar la concentración de cal se pone un color rojo purpura Se enrrasa la bureta con ácido oxálico y se titula hasta que cambie la solución que tiene un color purpura hasta que vuelva a ser clara, una gota hace cambiar el color de esta, A los tanques se les da un tiempo determinado de agitación Luego que ya se determinado las horas se para; cuándo se ha tenido un 80 % de recuperación de oro se para el tanque y se lo deja clarificar ( que se asiente la arena al fondo ) Luego la solución ya clarificada se lleva a los clarificadores para luego pasar por el merril crowe Ya descargado toda la solución nos queda solo arena esta se le da un repulpado y este se descarga nuevamente al merril crowe Luego de este se lava el tanque para ser cargado nuevamente.
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Figura 6. Diagrama de flujo del proceso de extracción del oro Datos:
Número de tanques: 10 Capacidad: 15000 t/d = 625 t/h % sólidos: 33.33% Grado de molienda: 100% < 60 mallas ASTM Densidad real del mineral: 2.8 g/cm3 = 2.8 t/m3 Tiempo de lixiviación: 24h (Determinado por la curva grado de lixiviación/tiempo) Ley de oro 3.5 gr Au/kg de carbón. Concentración de relave en cianuro 220 ppm
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CALCULO DEL % DE CIANURO VS TIEMPO.
HORAS 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
% CN % CAL 0,317 0,008 0,286 0,0075 0,259 0,007 0,244 0,007 0,236 0,007 0,228 0,007 0,22 0,007 0,201 0,007 0,19 0,007 0,241 0,007 0,24 0,007 0,235 0,007 0,23 0,007 0,25 0,007 0,248 0,007 0,245 0,006 0,24 0,005 0,24 0,005 0,24 0,005 0,233 0,005
PH 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 11 11 11 11 11
ley (gr/ton) LEY(gr/ton.) 20,4 20,4 18,8 18,8 17,96 17,96 16,6 16,6 14,2 14,2 13,7 13,7 12,3 12,3 10,9 10,9 10,1 10,1 9,7 9,7 8,88 8,88 8,8 8,88 7,2 7,2 5,1 5,1 4,97 4,97 4,89 4,89 4,4 4,4 4,31 4,31 4,29 4,29 4,29 4,29 4,2 4,2
HORAS
0,35
% CN 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0,317 0,286 0,259 0,244 0,236 0,228 0,22 0,201 0,19 0,241 0,24
12
0,235
13
0,23
14
0,25
15 16 17 18 19 20
0,248 0,245 0,24 0,24 0,24 0,233
HORAS
0,3
0,25 o r u n a i c e d n o i c a r t n e c n o c
0,2
0,15
% CN
0,1
0,05
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 1 0 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 hora
LEY(gr/ton.) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
20,4 18,8 17,96 16,6 14,2 13,7 12,3 10,9 10,1 9,7 8,88 8,88 7,2 5,1 4,97 4,89 4,4 4,31 4,29 4,29 4,2
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25
20
n o t 7 r G Y E L
15
LEY(gr/ton.) 10
Lineal (LEY(gr/ton.))
5
0 0
5
10
15 hora
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CIANURO (NaCN). Consiste de un átomo de carbono conectado a un átomo de nitrógeno por tres enlaces (C≡N). El cianuro de sodio o cianuro sódico (NaCN) es la sal sódica del ácido cianhídrico
(HCN), es un compuesto químico altamente tóxico, también conocido como sal del sodio de ácido cianhídrico.
EFECTOS DEL CIANURO. El cianuro es una sustancia química sumamente venenosa. La exposición a altos niveles de cianuro daña al cerebro, el corazón, puede producir coma y la muerte. La exposición a niveles más bajos puede producir dificultad para respirar, dolor al corazón, vómitos, alteraciones en la sangre, dolor de cabeza y dilatación de la glándula tiroides. En el medio ambiente es tóxico para muchos organismos vivientes, incluso en concentraciones muy bajas. El cianuro es una sustancia química, potencialmente letal, que actúa rápidamente y puede existir de varias formas. El cianuro puede ser un gas incoloro como el cianuro de hidrógeno (HCN), o el cloruro de cianógeno (ClCN), o estar en forma de cristales como el cianuro de sodio (NaCN) o el cianuro de potasio (KCN). El cianuro se describe con un olor a “almendras amargas”, pero no siempre emana un olor y
no todas las personas pueden detectarlo. El cianuro también es conocido por su denominación militar AN (para el cianuro de hidrógeno) y CK (para el cloruro de cianógeno).
JUSTIFICACIÓN: El proceso de lixivianción utilizando como agente lixiviante al cianuro de sodio se puede decir que es el mejor en cuanto a la recuperación de oro y plata por sus bajos costos de producción, su alto rendimiento en disolución, y por su mejor estabilidad potencial a diferencia de otros, pero es muy contaminante si este no se regula a una alcalinidad debida, como también es muy bueno porque ya existen tecnologías para su degradación, recuperación para su posterior reutilización.
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BIBLIOGRAFIA: Gary, J y Handwerk, G. (2010) Metalurgia Extractiva, Lixiviación. Barcelona: editorial.Reverté, S. A.
WEB-GRAFIA.http://www.bvcooperacion.pe/biblioteca/bitstream/123456789/5010/1/BVCI0004359.pdf http://cyt-ar.com.ar/cyt-ar/index.php/Lixiviaci%C3%B3n_con_cianuro http://www.monografias.com/trabajos88/extraccion-oro-cianuracion/extraccion-orocianuracion.shtml#cianuracia http://emergency.cdc.gov/agent/cyanide/basics/espanol/facts.asp
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