Autor: Ing. Joaquín José Abarca Rodríguez.
El más precioso de todos los metales, se encuentra en los tres tipos de rocas; ígneas, metamórficas y sedimentarias. Se forma en filones hidrotermales, normalmente relacionados con cuarzo y sulfuros, diseminado en rocas. Tiene una dureza de 2.5 a 3, densidad de 19.3 g/cm3, tiene un color amarillo dorado y es el más maleable y dúctil de todos los metales. El oro es muy inactivo, no le afecta el aire, el calor, la humedad ni la mayoría de los disolventes. Sólo es soluble en agua regia o una mezcla de agua y cianuro. Su punto de fusión es a 1063 °C y el de ebullición a 2700 °C.
Símbolo: Au Número 79 Densidad 19,32 g/m3 Masa Atómica: 196,967
Apariencia Amarillo metálico Estado ordinario: Sólido Punto de fusión: 1337,33 ˚K (1064˚C) Punto de ebullición: 3129 ˚K (2808˚C) Conductividad Térmica: 317 W/(K·m)
Serie: transición Grupo Período Bloque
Metales de 11 6 d
Estructura Cristalina: fcc Dureza: 2,5 (Mohs) Limite Elástico: 55 MPa CET: 14 10-6 Conductividad Eléctrica: 2,06×106 Ω.cm
24 KILATES
18 KILATES
22 KILATES
14 KILATES
Masa Atómica:
107,8682 uma
1ª Energía de Ionización:
731 kJ/mol
Punto de Fusión:
960 °C
2ª Energía de Ionización:
2073,5 kJ/mol
Punto de Ebullición:
2212 °C
3ª Energía de Ionización:
3360,6 kJ/mol
Densidad:
10,4900 g/cm³
1ª Afinidad Electrónica:
125,6 kJ/mol
Dureza (Mohs):
3,3
Radio Atómico:
1,44 Å
Potencial Estándar de Electrodo:
+ 0,80v Ag+ | Ag solución ácida
Radio Covalente:
1,34 Å
Conductividad Térmica:
429,00 J/m s °C 630,5 (mOhm.cm)-
Ag+1 = 1,26 Å Radio Iónico:
Conductividad Eléctrica:
1
Calor Específico:
234,08 J/kg °K
Calor de Fusión:
11,3 kJ/mol
Volumen Atómico:
10,3 cm³/mol
Calor de Vaporización:
258,0 kJ/mol
Polarizabilidad:
7,9 ų
Calor de Atomización:
284,0 kJ/mol de átomos
Electronegatividad (Pauling):
1,93
Estados de Oxidación:
+1, +2, +3
Ag+2 = 0,96 Å Ag+3 = 0,76 Å
CARBÓN EN COLUMNA (CIC). Solución clara de
RECUPERACION DE ORO
percolación
CARBÓN ACTIVADO
CARBÓN EN PULPA (CIP).-
RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO
CARBÓN EN LIXIVIACIÓN (CIL).- Absorbe el oro durante la
(Resina en Pulpa – RIP).
CEMENTACIÓN (Fe, Al, Zn)
ELECTRODEPOSICIÓN
Pulpa saliente de agitación.
lixiviación
El uso del carbón activado en la metalurgia extractiva del oro ha aumentado fuertemente en las últimas décadas como proceso de concentración y purificación de soluciones obtenidas en la etapa anterior de cianuración. Estructura interna de un carbón activado.
El carbón activado es un carbón con una gran área superficial al cual se le han eliminado las sustancias volátiles y destruidas algunos enlaces moleculares débiles a través de un tratamiento pirometalúrgico. El carbón activado es un producto que posee una estructura cristalina reticular similar a la del grafito; es en extremo poroso y puede llegar a desarrollar grandes áreas superficiales, lo que permite la adsorción, por el cual los átomos en la superficie de un sólido, atraen y retienen moléculas desde la fase liquida de otros compuestos.
Tiene un alto grado de porosidad y una alta superficie interna (400 a 1500 m2/g). El C.A. es un adsorbente muy versátil, ya que el tamaño, como la distribución de los poros, y forma del carbón, pueden ser controlados según las necesidades específicas. Gran área específica (800-2500 m2/gr.) Estructura porosa, le proporciona la habilidad de adsorber gases, sustancias disueltas en líquidos.
Posee poros inferiores a 20 micrones (microporos), poros intermedios de 20 a 100 micrones (mesoporos) y poros superiores a 1000 micrones (macroporos). Las propiedades más importantes del carbón activado para la extracción de oro son: Capacidad de adsorción. Velocidad de adsorción. Resistencia mecánica y al desgaste. Características de reactivación. Distribución de tamaño de partículas.
Área superficial, m2/g Densidad aparente, g/cc Densidad, g/cc Espacio de la columna empacada, %
1050 - 1150 0,48 0,85 40
El carbón disponible comercialmente el cual se utiliza para la extracción del oro de las soluciones de lixiviación, usualmente vienen en dos tamaños: -m6 +m16 y -m12 - +m30. La siguiente es una lista de especificación típica para el carbón activado.
Forma
Carbón A
Carbón B
Granular
Granular
Materia Prima
Cáscaras de Coco
Cáscaras de Coco
Aplicación
Adsorción de Oro (*)
Purificación y decoloración de líquidos acuosos. Tratamiento de aguas.
Fabricación
Industrial
Nombre Comercial Tipo CPG-LF (**)
Carbón tipo H (altos) se forman sobre los 700ºC y son sumergidos en ácido o en agua. Carbón tipo L (bajos) se forman por debajo de los 700ºC y sufren inmersión en agua. Carbón tipo Granular
Carbón A
Carbón B
Vol. Relativ (%) Vol acumul. (%) 1000 500 500 400 400 300 300 200 200 100 100 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 1
1.5 0 0,355 0,565 2,095 0,78 0,775 1 0 1,785 0,96 0,975 4,335 12,045 6,355 9,015 15,175 42,285 0
1.5 1.5 1.855 2.42 4.515 5.295 6.07 7.07 7.07 8.855 9.815 10.79 15.125 27.17 33.525 42.54 57.715 100 100
Vol. Relativ (%) Vol acumul. (%) 9.635 1.6 1.79 0 6.370 0 1.635 2.81 2.62 3.850 1.12 3.440 1.720 4.630 8.040 11.080 12.500 26.545 0.615
9.635 11.235 13.025 13.025 19.395 19.395 21.03 23.84 26.46 30.31 31.43 34.87 36.59 41.22 49.26 60.34 72.84 99.385 100
Fotografía microscópica a 500 aumentos Carbón A.
Fotografía microscópica a 2000 aumentos del Carbón A.
Fotografía microscópica a 500 aumentos Carbón B.
Fotografía microscópica a 2000 aumentos del Carbón B.
Curva de Adsorción en función del tiempo utilizando concentraciones del ión Sodio 0,01 M, 0,1 M y 0,5 M. pH inicial = 11, Au inicial = 6 ppm, T° =20[°C].
Curva de Adsorción en función del tiempo utilizando concentraciones del ión Calcio 0,01 M, 0,1 M y 0,5 M. pH inicial = 11, Au inicial = 6 ppm, T° =20[°C].
PERDIDA DE CARBÓN
Las perdidas mas importantes se presentan: 1.- Carbón – Carbón Atrición en la solución (adsorción , elusión, lavados ácidos). 2.- Carbón-acero Atrición en el sistema seco ( durante la reactivación térmica, transferencias de los depósitos de carbón). 3.- Carbón-acero-solución carbón quebrado durante la transferencia (bombas y tuberías). 4.- Choque térmico. Quebraduras durante la reactivación térmica y templado (quenching) 5.- Choque químico. Durante la remoción de componentes inorgánicos.
Las perdidas de carbón por atrición varia de planta a planta, dependiendo de las condiciones del proceso aplicado (ratios de tratamiento, velocidad de transferencia de carbón, tipo del sistema de adsorción , etc..), los tipos de equipos usados (especialmente las bombas de transferencia de carbón) y el tipo de carbón.
Se han hecho considerables esfuerzos para encontrar y establecer donde ocurre las mas grandes perdidas, pero cuantificar estas perdidas es difícil porque la perdida de carbón se lleva a cabo en cada unidad del proceso y se distribuye aproximadamente como sigue: Mezclado del circuito de Adsorción …………..……..........45 % Inter-etapas de transferencia de carbón …….......….........4 % Elusión (incluido la transferencia para la regeneración) ……... 6 % Regeneración (Incluido quenching y separación final) ……....45 %
Cada tren cuenta con una zaranda (malla 100 ) ubicada después
de la última columna, teniendo como objetivo retener el carbón fino/grueso que contiene la solución barren, esta solución pobre en contenido de oro es enviada nuevamente al PAD de lixiviación. En la línea de envío de solución barren al PAD se tiene una batería de filtros (tipo tornado de 6” malla 60 ) a fin de recuperar todo el carbón fino/grueso que pueda pasar por las zarandas (mala operación, soltura de mallas, rotura de mallas, etc) y garantizar que este carbón no llegue al PAD. Zarandas previos a los procesos de desorción, lavado acido y R. térmica. Dependiendo de las características, el carbón recolectado puede retornar al circuito de adsorción (carbón grueso) o a su almacenamiento para su posterior tratamiento (carbón fino).
% Pérdida de masa Total
kg/día
(kg/ton)
Porcentaje de pérdida total
Adsorción Desorción Regeneración
0.46 0.12 1.57
104.17 27.89 117.94
4.630 1.239 5.242
41.67 11.16 47.18
Pérdida total
1.11
250.00
11.111
100.00
Material orgánico rico en C: Carbón mineral, huesos, cáscaras, etc.
Calentamiento a 500º C Ausencia de aire y presencia de agentes deshidratantes Area superficial 10 - 500 [m2/g]
Activación Física o Química
La activación es la etapa más importante, consiste en "multiplicar" la cantidad de poros de un carbón dando como resultado una estructura extremadamente porosa de gran área superficial disponible para llevar a cabo el proceso de adsorción.
a)
Activación Física:
Esta se lleva a cabo en dos etapas:
1. Carbonización del precursor. 2. Gasificación controlada de la materia prima.
En la etapa 2, se expone el material carbonizado en una atmósfera oxidante (vapor de H2O, CO2) y a una Tº que varia entre los 700 y 1000 ºC, aumentando la superficie específica.
b) Activación Química: Este proceso consta de una sola etapa. El material es impregnado con ácido fosfórico (cloruro de Zinc o ácido sulfúrico) y se calienta entre los 500 y 900 ºC, en ausencia de O2. El carbón resultante se lava para eliminar los restos del agente químico usado en la impregnación.
Constituye uno del aspecto más importante para el buen rendimiento de una planta CIP, CIC, CIL. Permite elevar la productividad El carbón adsorbe además, materiales orgánicos, carbonatos, hidróxidos y metales.
Se distingue:
LAVADO QUÍMICO
Lavado simple con agua. Eliminación de lamas Lixiviación con HCl (3%) a 90° C La lixiviación ácida elimina básicamente carbonatos y/o sulfatos de calcio atrapados en los poros Regenera solo parcialmente la actividad de los carbones
Operación altamente eficiente que permite activar los carbonos y dejarlos en condiciones muy parecida a los carbones nuevos. Remoción de productos acumulados que contiene el carbón y restauración de la estructura porosa y actividad del carbón con menor daño posible.
Factores Físicos que afectan la Adsorción de Oro: Tipo de Carbón: Tanto el material precursor como el método de obtención, afectan la velocidad y la capacidad de carga. Tamaño de Partículas de Carbón: Partículas más finas captan rápidamente mayores cantidades de oro que las más gruesas. La adsorción ocurre cuando una molécula puede llegar a la superficie interna de la partícula del carbón por difusión dentro de los poros, como resultado, la estructura porosa puede tener una marcada influencia en la cinética de adsorción.
Adsorción Física: Reversible (enlaces débiles de Vander Waals, interacciones dipolo-dipolo, puentes de hidrógeno).
Adsorción Química: Irreversible (fuerzas homopolares, enlaces iónicos y covalentes).
En la mayoría de los casos la adsorción puede clasificarse como física por naturaleza.
La Capacidad de Carga aumenta con la concentración de cationes.
Ca+2> Mg+2> H+> Li+> Na+> K+
La Capacidad de Carga disminuye CN-> S-2> SCN-> SO3-2> OH-> Cl-> con la concentración de aniones. NO3-
• Cationes como Ca+2, Mg+2 y Na+ son adsorbidos en presencia de Au(CN) 2-, no así en ausencia de Au(CN)2-. • La adsorción de Ca+2, Mg+2, Na+ y K+ aumenta con el incremento del pH y disminuye para Au(CN)2-. • La capacidad de carga del carbón aumenta con soluciones aireadas u oxigenadas.
Mecanismo de Adsorción de Au(CN)2- en Carbón Activado: Adsorción sin cambio químico, es decir, adsorción con formación de un par iónico Mn+[Au(CN)2-]n ó a través de intercambio de iones. Ca2++ Au(CN)2 - ↔ Ca(Au(CN)2-)2
La adsorción del complejo de aurocianuro se realiza en la superficies de los microporos, después de una lenta difusión a través de los poros. La adsorción es muy dependiente de factores físicos y químicos, afectando la cinética de adsorción y la capacidad de carga del carbón. La velocidad inicial de adsorción es alta. Posteriormente el oro sigue adsorbiéndose en forma lenta.
Eficiencia de Mezclado: La velocidad de agitación produce un aumento en la velocidad de adsorción, debido al aumento de la constante cinética, hasta un cierto valor limite en la cual ya no es significativa. Densidad de la Pulpa: La velocidad de adsorción disminuye con el aumento de la densidad de la pulpa.
Temperatura. Concentración de cianuro libre. Fuerza Iónica. Presión. Concentración de iones OH-. Tiempo de contacto carbón-solución.
Conditions: Au in solution (pH)
25 ppm (10.4 – 10.8)
Temperatura (ºC)
Cianuro libre (ppm)
Rate constant (k) (h-1)
Capacity (ppm)
20 25 24 23 44 43 42 43 62 62 62 62 81.5
0 130 260 1300 0 130 260 1300 0 130 260 1300 260
3400 3390 2620 2950 4190 4070 3150 3010 4900 4920 3900 4060 5330
73000 62000 57000 59000 48000 47000 42000 33000 35000 29000 29000 26000 20000
Efectúe de el valor del pH medio de capacidad de adsorción del oro en carbón (las condiciones experimentales: el volumen de solución 300 ml. La masa de carbono 0.25 g. el nitrógeno. La atmósfera, concentración inicial del 190 mg. 11 de oro)
El efecto del ratio de cianuro a cobre en el equilibrio relativo las capacidades cargantes de cianuro cobrizo y el cianuro de oro.
EL EFECTO DE pH Y FUERZA IÓNICO EN LA PROPORCIÓN DE CARGAR Y CAPACIDAD DE EQUILIBRIO
pH 11.3 9.1 7.1 4.2 3.1 1.5
Condiciones: Ionic strenght 0.2 M pH 6.5 k Capacity k (h-1) (ppm) (h-1) 3010 0.005 3150 3690 3000 0.010 3480 0.020 3660 0.050 3902 3900 4420 0.100 3310 4880 1.000 4150
Capacity (ppm) 56000 60000 63000 73000 84000 113000
.
Las isotermas de adsorción de equilibrio para el cianuro de oro en el carbón a las Temperaturas diferentes (las condiciones experimentales: el volumen de solución 50 ml, masa de carbono 0.25 g. el medio de Adsorción contuvo 2.8 g. de CaCl2 y 0.5 g. de KCN por el litro). b) el Efecto de temperatura de la proporción del extracto de oro.
TEMPERATURA CONC. DE ORO CONC. DE CIAN. pH Conc. de impurezas
Velocidad de Adsorción AUMENTA AUMENTA DISMINUYE AUMENTA DISMINUYE
Capacidad de Carga DISMINUYE AUMENTA DISMINUYE AUMENTA DISMINUYE
PLATA
El mecanismo de adsorción de plata es similar al del complejo del oro , sin embargo la capacidad de carga de plata es menor que la del oro.
La adsorción de cobre está directamente relacionada con el pH y la concentración de cianuro. El Cu(CN)2- complejo se adsorbe a bajos pH y bajos contenidos de cianuro. A elevados pH y altas concentraciones de cianuro el complejo predominante es Cu(CN)43-, siendo muy baja su adsorción. El orden de adsorción es el siguiente: Cu(CN)2- , Cu(CN)32- , Cu(CN)43-
Luego que el carbón activado ha sido cargado con oro y otros metales, debe ser sometido a un proceso de elusión o desorción de oro. Este proceso se debe hacer en un volumen pequeño de solución, para obtener una solución concentrada en oro para su recuperación por electro obtención o precipitación con Zinc. En los tres procesos aplicados, lixiviación en pilas, CIP CIC y CIL, el oro cargado en el carbón es desorbido y luego obtenido por electrólisis de la solución resultante.
21
21
17
PRESOAK TANK
CARBON FROM ACID WASH
PREGNAT TANK
INTERMEDIATE TANK
34
RECLAIM HEAT EXCHANGER
33
31
STRIP VESSEL (17.2 m3)
44 30
FROM TRANSFER WATER PUMP 47
THERMAL FLUID HEAT EXCHANGER 48
79
79
CARBON TO STRIPPED CARBON SCREEN
49
49
CARBON TO CARBON SIZING SCREEN
M EXPANSION TANK THERMAL FLUID
43
43
FUEL DAY TANKS
Minera Yanacocha S.R.L. BOILER CIRCULATION PUMP
FIRE - TUBE BOILER
Process – Carbon Plant Carbon Strip Circuit
Yanacocha Norte Carbon Plant Process Flowsheet
En resumen las reacciones son :
[
Adsorción:
]
[
]
2 Au(CN) + Ca + C(carbón) − − − − − −Ca C − Au(CN )2 2 − 2
2+
Desorción:
[
[C - Au(CN)2 ]n + nNaCN - − − − − −nNa
+ n Au(CN)
+
−
C - OH + OH − − − − − −C − O + H 2O -
− 2
]
+C
La extracción del oro y plata adsorbidos del carbón activado cargado es análoga a la lixiviación tanto del oro como la plata a partir de sus minerales. En el circuito de desorción (stripp), las condiciones son mas agresivas, la concentraciones de las soluciones son mayores y las temperaturas son mas elevadas con la finalidad de acelerar el proceso de desorción.
1.- TEMPERATURAY PRESIÓN 2.- CONCENTRACIÓN DE CIANURO 3.- FUERZA IÓNICA 4.- EFECTO DE PH 5.- SOLVENTES ORGÁNICOS 6.-
VELOCIDAD ELUYENTE
DE
FLUJO
DEL
7.- CONCENTRACIÓN DE ORO EN EL ELUYENTE 8.- PROCEDIMIENTOS DE DESORCIÓN
La variación de la proporción de elusión con la fuerza de desorción a una fuerza iónica de 1.2 a las 95ºC
Temperatura Es la variable mas importante que gobierna los procesos de desorción Si la temperatura se incrementa, el carbón tiene una mayor tendencia a devolver los iones aurocianuro
Solventes orgánicos
EI equilibro de distribución del oro entre el carbón activado y la solución cianurada, es mucho mas favorable hacia la solución (desorción de oro) con la presencia de solventes orgánicos.
El efecto de la fuerza iónica del desorción en la proporción de elusión a las 95ºC.
PROCEDIMIENTO ZADRA
PROCEDIMIENTO ZADRA PRESURIZADO
DESORCIÓN PROCEDIMIENTO HEINEN (ALCOHOL) PROCEDIMIENTO A.A R.L (LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN ANGLO AMERICANA)
Procedimiento Zadra
Desarrollado por Zadra el la U.S.B.M. A comienzos de 1950 El proceso desorbe oro del carbón cargado con una solución 1 % NaOH y 0,1 % NaCN Flujo 1,0 - 1,3 B.V./hora a 85-95 °C Tiempo 24 - 60 horas La solución eluante percola a través del lecho de carbón cargado hasta agotarlo.
Procedimiento Zadra presurizado
Desarrollado por Ross y colaboradores en la U.S.B.M. A comienzos de 1970 Proceso que emplea alta presión y temperatura a fin de reducir los tiempos de desorción a 8-12 horas Temperaturas de trabajo 135-140 °C Presión 350-550 Kpa (50-80 psi) El uso de altas presiones y temperaturas asociadas con el proceso requieren equipos mas costosos.
Procedimiento Heinen (alcohol)
Proceso desarrollado por H.J. Heinen y colaboradores en la U.S.B.M. Heinen propone la adición de 20% v/v de etanol a la misma solución al 1% NaOH y 0,1 % NaCN de Zadra. Presión atmosférica y alta eficiencia en un tiempo de 5-6 horas
Procedimiento A.A R.L
Desarrollado por R.J. Davidson en Anglo American Research laboratories en Sud-Africa. La desorción opera en circuito abierto con la electroobtención Remojado en caliente a 90-95 °C con solución 1% NaOH, 3-5% NaCN Presión atmosférica a presión ligera 200 Kpa
CONDICIONES DE OPERACION EN LOS PROCEDIMIENTOS DE DESORCION DE ORO DESDE CARBONES ACTIVADOS METODO
REMOJO PREVIO
SOLUCION
TEMP. ( C)
PRESION (kPa)
TIEMPO (Hr)
RECIRC. DESDE EW
ZADRA
No
1 % NaOH 0.1 - 0.2 % NaCN
95 - 100
100
30 - 48
Completa con reciclaje continuo del eluido
Z/PRESION
No
135
500
8 - 12
Z/ALCOHOL
No
1 % NaOH 0.1 - 0.2 % NaCN 10-20% Alc.Etílico/H20
80
100
6 - 10
AARL
5 % NaCN
Agua Desionizada
95 - 100
100
8 - 12
AA/PRESION
2 % NaOH
Agua Desionizada
110
200
6- 8
80 % Acetonitrilo (CH3CN) en 20 % H20
40 % CH3CN en H2O 1 % NaCN 0.2 % NaOH
25 70 70
100 100 100
10 – 13 10 4-5
SOLVENTE
No recirculación
permite
Completa con reciclaje continuo del eluido
Este proceso fue desarrollado por H.J. Heinen y otros en 1976. Es una versión mejorada del proceso Zadra. Las condiciones de operación son las siguientes:
Solución 0,1 % NaCN. 1% NaOH 20% p/v de etanol o metanol. Temperatura 70 a 80ºC Presión Atmosférica Ciclo de desorción 5 a 6 horas. Reactor o columna de acero Circuito En circuito cerrado con electrodeposición.
La concentración de la solución obtenida puede alcanzar hasta los 1500 ppm y la solución descargada puede contener unos 4 ppm.
Au Recup. Tiempo Entrada Salida Hora % hr [] ppm [] ppm 5:00:00 0 600 12:00:00 7 1001,6 891,6 10,98 16:00:00 11 637,2 625,6 1,82 21:00:00 16 1247,2 1111,0 10,92 2:00:00 21 1496,4 1350,4 9,76 6:00:00 25 691,3 677,9 1,94 10:00:00 31 356,1 340,1 4,49 ###### ###### ###### ######
Ag Tiempo Entrada Salida hr [] ppm [] ppm 0 2108,4 7 1852,8 1718 11 1398,2 1329 16 735,8 669,2 21 97,8 82,2 25 12,2 9,8 31 2,87 1,96 0 0 0 0
grafico desorcion Au - Ag
Reactivos Parametros
Recup. -
% 7,27547 4,94922 9,05137 15,9509 19,6721 31,7073 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0!
Concentracion (ppm)
2500 2000 1500 Au. Ag.
1000 500 0 0
5
10
15
20
Tiempo (hr)
25
30
35
CN Libre 1050 1750 1950 2000 2050 2450 2750
13,7 13 13,4 13,1 12,3 12,9 12,6
2000
13,0
Ph
Na OH Kg. 50
Alcohol Lt. 500
Amp.
Volt.
200
200 250 240 200 200 200 200
2,8 3,0 3,0 2,8 2,8 2,8 3,0
700
213
2,9
5
55
ELECTRO OBTENCION DEL ORO
La electro obtención es usada para tratar soluciones de oro con elevada concentración, como por ejemplo, eluídos de carbón activado, para producir cátodos.
Reacción de reducción de oro: Au(CN)2− + e- Au + 2CN−
El potencial al cual ocurre la reacción varía entre –0,7 y –1,1 V, dependiendo de la conductividad, la concentración de especies iónicas presentes y la temperatura.
En soluciones alcalinas de cianuro la principal reacción anódica es la oxidación del agua. O2 + 4H+ + 4e- 2H2O El cianuro puede ser oxidado a cianato. CN- + 2OH- CNO- + H2O + 2ey también a: CN− + H2O + OH NH3 + CO2 siendo esta última reacción muy lenta. Otros complejos metálicos de cianuro como Ag, Hg y Pb pueden ser reducidas de preferencia al oro a los potenciales normales de trabajo.
Factores que influyen en la deposición de oro:
Temperatura. La temperatura presenta las siguientes ventajas: Aumenta el coeficiente de difusión del complejo
de oro. Disminuye la solubilidad del oxígeno.
Área catódica. Voltaje de celda. Conductividad de la solución. pH. Concentración de cianuro.
Porcentaje de recuperación de metal en la industrial de soluciones lixiviadas al variar el potencial fluya a: 5 min del ml T = 22.5 + 1.5º C (23). el pH 11.4 Cu = 300 mg/l Au = 17.5mg/l Ag = 2.3 mg / l Ni = 250 mg/l.
Los factores que favorecen la deposición del oro sobre la producción de oxígeno en el cátodo son: Incremento de la concentración de oro en la solución. Decrecimiento en la densidad de corriente, la cual puede ser llevada a cabo tanto por decrecimiento de la corriente o por el incremento de la superficie de área del cátodo. Incremento de la temperatura. Incremento de la conductividad. Se distinguen como variables del proceso: Velocidad de flujo de la solución. Razón de la masa de oro a la lana de acero, Temperatura, Voltaje de celda. Densidad de corriente.
Composición Intensidad Porcentaje de Potencial Rx. Metálico corriente (Amp.H) Intensidad Anódica (voltios) Au 0,367 90,17 -1,254 Ag 0,015 3,68 0,028 Cu 0,017 4,17 0,023 Pb 0,003 0,73 0,009 Pt 0,005 1,23 0,005 0,407 -1,189
Como las en cada celda tenemos una serie de electrodos conectados en paralelo, en toda la celda tendremos la misma caída de potencial que en la reacción, o sea 2 volts. Luego como tenemos todas las celdas conectadas en serie el voltaje de la nave será de:
Como las celdas están conectadas en serie, y solo están conectados los electrodos en paralelo, la corriente total dependerá de la densidad de corriente aplicada por electrodo y el área total por celda.
Luego la potencia del rectificador debe ser
En el dimensionamiento es importante considerar a priori estos conceptos:
Es importante agregar 5% de voltaje extra. Conviene agregar corriente para operar a un 90% de esta.
El proceso de fundición o fusión es obtener un material en presencia de fundentes formadores de escoria a temperaturas que excedan el punto de fusión de todos los componentes de la carga, típicamente entre 1200°C y 1 400°C. Para convertir el precipitado de oro a un metal puro, éste es, primeramente, derretido con fundentes especiales para producir el metal doré que contiene aproximadamente 95% de mezcla de oro y plata. El producto metálico de los hornos de fundición es vaciado en un molde de barra doré. 1Kg (Barrick) Bórax Sílice CaCO3 KNO3 (CaF2)
4g
320 – 350 g 90 – 110 g 12 g
Yanacocha Borax 40-45% Nitrato 10-15% Fluorspar 1-5%
1g Precipitado
Fundición de Dore
REFINACIÓN
FUSION y/o COPELACIÓN
REFINACIÓN
DISOLUCIÓN QUÍMICA. DISOLUCIÓN ELECTROLÍTICA
DISOLUCIÓN QUÍMICA
1.- PROCESO DE INCUARTACION
2.- DISOLUCION CON ACIDO NITRICO
3.- DISOLUCION CON AGUA REGIA
PRECIPITACIÓN
1. Precipitación con ácido sulfuroso 2.- Precipitación con ácido oxálico 3.- Precipitación con bisulfito de sodio 4.- Precipitación con nitrito de sodio.
SIN DISOLUCION DEL ORO
CON DISOLUCION DEL ORO
Partición electrolítica con nitrato
Potencial de celda
Partición electrolítica con sulfato
Intensidad de corriente
Partición con fluosilicato
Impurezas anódicas Depuración del electrolito
Costoso Poca eliminación de impurezas Materia Prima Au
NO2
Ataque con Acido Nítrico
Disolución Zinc
Residuo Disolución
Adición de HCl
Fusión Oxidante Cemento Metálico Oro Puro
Cloruro de Plata
PARTICIÓN: 3Ag + 4HNO3 2H2O + 3AgNO3 + NO 3Cu + 8HNO3 4H2O + 3Cu(NO3)2 + 2NO PRECIPITACIÓN: 3AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 METALIZACIÓN: AgCl + Fe Ag + FeCl3 AgCl + Cu Ag + CuCl2
Materia Prima Au
SO2
Producción de SO2 No se elimina Pb
Ataque con Acido Sulfúrico
Disolución
Residuo No atacado
Cristalización o Cementación de Ag
Fusión Oro Puro
Plata o Sal de Ag
PARTICIÓN : 2Ag + 2H2SO4 ----> Ag2SO4 + 2H2O + SO2 Cu + 2H2SO4 ----> CuSO4 + 2H2O + SO2 PRECIPITACIÓN. Ag2SO4 + Fe ----> FeSO4 + 2Ag Ag2SO4 + Cu ----> CuSO4 + 2Ag
Costoso Cantidad de Reactivos Materia Prima Au
Insolubles
Ataque con Agua Regia
Disolución y Cementación
Solución
Solubles
Adición de FeCl2 Cementación
Plata Oro Cobre
FeCl3
Au(s)+3HNO3(ac)+4HCl(ac)HAuCl4(ac)+3H2O(l) +3NO2(g)
Metabisulfito de sodio a bisulfito de sodio Na2S2O5 + H2O 2 HNaSO3 Esta bisulfito de sodio es lo que permitirá el oro a precipitar. 3 NaHSO3+2 AuCl3 +3 H2O 6 HCl + 3NaHSO4 + 2 Au
La reducción del oro se realiza en caliente y preferentemente cerca del punto de ebullición. La reacción que ocurre es la siguiente: 2HAuCl4 + 3C2H2O4 2Au + 6CO2 + 8HCl Requiriéndose 0,68 gr. de C2H2O4 para precipitar un gramo de oro. Pero experimentalmente se usa casi el doble, 1,2 gr. de ácido oxálico por un gramo de oro o sea 50 x 1,2 = 60 gr. de ácido oxálico por cada litro de solución áurica. La fusión del precipitado final se realiza con una mezcla de 95% de bórax y 5% de nitrato de potasio, este último sirve para oxidar algunos metales bases como cobre, plomo, etc.
La precipitación con ácido sulfuroso provee una buena separación de oro de soluciones que contengan pequeñas cantidades de paladio y platino, y grandes cantidades de metales bases de oro. Cantidades de platino como 25 a 100 mg/lt contaminarán el oro precipitado. Por otro lado, grandes cantidades de paladio puede ser tolerable; pero para obtener resultados más precisos el oro precipitado será redisuelto nuevamente. 2HAuCl4 + 3H2SO3 + 3H2O 2Au + 3H2SO4 + 8HCl Requiriéndose 0,62 gr. de H2SO3 para precipitar un gramo de oro.
El inconveniente más serio del proceso de Electro refinación de oro es el inventario, lo que excede en valor a todo los costos. Este inventario consiste de gran número de ánodos y cátodos, fragmentos de ánodos, electrolito, solución electrolítica en proceso de purificación, soluciones de lavado diluidas, siendo necesario interrupciones prolongadas del proceso para contabilizar todos los materiales las ventajas que podemos mencionar están las siguientes: El producto obtenido es de elevada calidad, superior a 999 milésimas. Los costos operativos son bastante reducidos. La contaminación ambiental es relativamente nula y fácilmente controlable. Para su instalación requiere de un espacio reducido.
Au + 4HCl AuCl4- + 4H+ + 3eAu + 3AuCl4- 4AuCl3 + 3eAu + 2HCl + AuCl4- 2AuCl3 + 2H+ + 3e- E = -1,38 2H2O O2 + 4H+ + 4e2Cl- Cl2 + 2e-
E = -1,23 E = -1,36
AuCl3 + 3H+ + 3e- Au + 3HCl E = 1,19 2H+ + 2e- H2
E = 0,0
El ácido clorhídrico liberado y el cloruro áurico se recombinan para formar nuevamente el ion AuCl4-
La reacción global resultante durante la oxidación y reducción del oro estará dada por: AuCl4- + H+ AuCl3 + HCl E = -0,19 v Por la presencia de impurezas en el
Entonces el voltaje total de una celda estará representado por: ET = Ee + Er + Ep + Ec Donde: Ee = Potencial del electrolito. Er = Potencial de reacción. Ep = Potencial de polarización o sobrevoltaje. Ec = Potencial de los conductores.
Proceso Miller 99,5%:
Materia Prima Au
Fundición
Cl Gaseoso
Escoriación
Filtrado No se separan elementos del grupo platino
Granulación o moldeo
TRATAMIENTO DE LOS EFLUENTES DE LA DESORCION CIANURO
TRATAMIENTO DE LOS EFLUENTES DE LA DESORCION CIANURO Los iones cianuro se hidrolizan en el agua para formar cianuro de hidrógeno (HCN) e iones hidróxilos (OH-) CN- + H2O HCN + OHEl cianuro de hidrógeno y los iones de cianuro libre pueden ser oxidados a cianato en presencia de oxígeno. 4HCN + 3O2 + H2O 4CNO- + 2H2O 3CN- +2O2 + H2O = 3CNO- + 2OH-
Las reacciones anteriormente mencionadas no son deseadas durante el proceso de cianuración, porque ellas reducen la concentración de cianuro libre y las especies de cianato formado no disuelven el oro. La oxidación de cianuro a cianato puede ocurrir expontáneamente pero en forma muy lenta, y en la práctica industrial se deben usar oxidantes más enérgicos, como ozono, peróxido de hidrógeno o ácido hipocloroso.
LOS MÉTODOS PARA ELIMINAR CIANURO
Remoción de cianuro : Volatilización natural. Adsorción en minerales.
Oxidación a especies menos tóxicas: Oxidación natural. Acomplejamiento con hierro. Proceso con peróxido de hidrógeno. Oxidación biológica. Tratamiento con ozono. Proceso de cloración alcalina.
Físico.
Volatilización. Ozonos Bióxido de sulfuro y aire
Degradación del Cianuro
Peróxido de Hidrógeno Químico
Cloración Alcalina Hogos.
Biológica
Bacterias Levaduras
El cianuro es una sustancia química, potencialmente letal, que actúa rápidamente y puede existir de varias formas. El cianuro se describe con un olor a “almendras amargas”, pero no todas las personas pueden detectarlo.
¿Cómo pueden las personas estar expuestas al cianuro?
Las personas pueden estar expuestas al cianuro al respirar el aire, beber del agua, comer los alimentos o tocar la tierra que contiene cianuro.
El envenenamiento causado por el cianuro depende de la cantidad de cianuro al que ha estado expuesto la persona, la forma de exposición y la duración de la misma. Respirar el gas de cianuro es lo que causa más daño, pero ingerirlo también puede ser tóxico. El cianuro evita que las células del cuerpo reciban oxígeno. El cianuro es más dañino al corazón y al cerebro que a otros órganos, porque el corazón y el cerebro utilizan bastante oxígeno.
Las personas expuestas a pequeñas cantidades de cianuro por la respiración, la absorción de la piel o el consumo de alimentos contaminados pueden presentar algunos de los siguientes síntomas: Respiración rápida. Ritmo cardiaco rápido.
Agitación. SÍNTOMAS: Mareo.
Náusea y vómito. Dolor de cabeza.
La exposición por cualquier medio a una cantidad grande de cianuro pude causar otros efectos como:
Convulsiones.
Falla respiratoria que lleva a la muerte.
Presión sanguínea baja. SINTOMAS
Lesión en el pulmón.
Ritmo cardíaco lento.
La Agencia de Protección al Medio Ambiente de EEUU (EPA) regula los niveles permitidos de cianuro en el agua potable, el nivel máximo permitido en el agua potable es 0,2 partes de cianuro por millón de partes de agua (0,2 ppm). La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EEUU ha establecido un límite para el cianuro de hidrógeno de 10 partes de cianuro por un millón de partes de aire (10 ppm) en el aire de trabajo.
GRACIAS
