FUNDICION REFINACION DE ORO EN MARSA
ING. SANDRA I. ELESCANO QUIROZ EMPRESA: MINERA AURIFERA RETAMA S.A. EXPERIENCIA LABORAL: MINERO PERU: PLANTA CONCENTRADORA DE ISCACRUZ CARGO: JEFA DE LAB. QUIMICO MINERA AURIFERA RETAMA S.A. CARGO: LABORATORIO QUIMICO EN MUESTRAS DE REFINADOS DE ORO
LIMA – PERU 2007
RECUPERACION DE VALORES DE LAS ESCORIAS AURIFERAS OBJETIVO. El objetivo general de este trabajo es el tratamiento que se le da a las escorias del bullón de la fundición, para la recuperación de valores obtenidos en ella. Generalmente, los concentrados de precipitados que se envían de la mina ubicada en el Departamento de la Libertad, Provincia de Pataz, Distrito de Parcoy, deberán pasar a un producto metálico, llamado bullón. Las escorias que por regla general contienen valores, requieren de un proceso para recuperar dichos valores. El objetivo específico, es la obtención del oro y la plata, con una pureza superior al 99,95%. Los procesos que siguen, ya sean químicos para el oro y electrolíticos para la plata, son bastantes difundidos. Estando el secreto de obtener los resultados deseados en el cuidado con que se lleva la marcha Esto conduce a obtener un producto de calidad. La refinación química del oro, se lleva a cabo mediante los siguientes procesos: Proceso de encuarte. Proceso de disgregación con HNO3 comercial. Disolución con agua regia (HNO3:1 + HCl:3). Filtración, Secado, Pesado, Fundido Obtención del Dore.
1. RESUMEN. En los procesos metalúrgicos tradicionales conocidos para el tratamiento de oro se ha seleccionado el de la refinación química. Las escorias, en su mayor proporción están conformadas por elementos básicos que dificultan la operación, por lo que es conveniente refundirlos para mejorar la ley. La escorias son óxidos ferrosos o metálicos, boratos de los óxidos metálicos contenidos en el mineral, sílice u otros constituyentes ácidos. 2. INSTALACIONES. ¾ ¾
¾ ¾
¾
Las principales características que se deben tener son: Ambientes amplios de trabajo donde los operadores puedan moverse sin dificultad. Ventilación apropiada con una buena instalación de extractores de gases que eviten que las zonas de ataque se carguen con gases nocivos. Líneas de insumos y aguas muy cercanas a las zonas donde van a ser utilizados. Revestimiento de mesas y paredes con material resistente a los ácidos y álcalis y de color claro donde sea notorio cualquier mancha. Recipientes para las recuperaciones y evitar pérdidas.
3. EQUIPOS. Estos varían de acuerdo al proceso que se quiere seguir y los más importantes son:
REFINACION QUIMICA DE ORO ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
Equipo de granallado. Reactor para el ataque de granallas. Filtros. Bombas de trasvase de soluciones. Vasos de ataque químico. Tinas de PVC resistentes para la precipitación del oro. Bandejas para secado. Hornos de fundición. Lingoteras.
REFINACION DE ORO La refinación del oro se hace a partir del Bullión o del precipitado mismo; consiste en llevar el oro presente a estado de solución formando el Cloruro Auríco (AuCl3) y de ahí obtenerlo en forma selectiva como cristales. El método más usado es el conocido como refinación química llegándose a una pureza mayor de 99,95% como mínimo. Para obtener mayores leyes se recurre a la refinación electrolítica.
REFINACION QUIMICA DEL ORO DESDE UN BULLION Para que el agua regia disuelva al oro éste debe estar con leyes superiores al 80%, si el Bullión original no lo tuviera es necesario hacer encuarte con plata. Este encuarte se hace dentro del Crisol de fundición, una vez obtenida la mezcla fundida se procede al granallado. Las granallas obtenidas son colocadas en recipientes de acero inoxidables, y se le adiciona Acido Nítrico para disolver todo la plata presente. La reacción química que se produce es: 3Ag + 4HNO3
2H2O + 3AgNO3 + NO
Una vez concluido el ataque el barro de color marrón que es la coloración que tiene el oro se lava con agua hasta un pH = neutro, si se llegará a fundir este lodo se obtendrían barras aproximadamente de 98,5%. Este proceso es ampliamente difundido entre los joyeros que obtienen un oro semirefinado de buena calidad.
El lodo obtenido luego del lavado se coloca en los vasos de ataque, donde se le adiciona agua regia en forma paulatina. Primero se agrega el HCl (33%) generándose un ataque de los remanentes de Ag, Cu, Pb que pudieran haber quedado presentes; luego se le adiciona HNO3 comercial en la relación de 1:3 formando el agua regia y produciéndose la precipitación de los nitratos como cloruro. El ataque se realiza a una temperatura aproximada de 70°C. REACCION QUIMICA: 2Ag + 2HNO3 2AgNO3 + H2O 2AgNO3 + 2HCl 2AgCl + HNO3 2Au + 8HCl + 2HNO3 2(HAuCl4) + 2NO + 4H2O Concluida la disolución total del oro se procede a la filtración y lavado separando los cloruros de la solución amarillo naranja que es cloruro auríco. El sólido que son los cloruros pasan a refinación de plata y la solución se traspasa a un recipiente de PVC. A la cual se le agrega urea, que al entrar en contacto con la superficie del líquido efervece. La adición concluye cuando desaparece la efervescencia al adicionar más urea. Para la precipitación de Oro hay varios reactivos, el más usado es el Bisulfito de Sodio (NaHSO3) al 50% La técnica descrita es uno de los métodos mas satisfactorios para la precipitación de Oro a partir de la disolución con Agua regia.
El Bisulfito de sodio se disuelve en agua caliente a una concentración aproximada de 50% se adiciona paulatinamente formando una nube de sólido y perdiendo su tonalidad amarillo naranja a solución marrón oscura. Para comprobar la existencia de oro en la solución se emplea el ClSn2 en solución saturada. Luego se lava el sólido con agua caliente; se le adiciona NH4OH concentrado como primer lavado y luego HNO3 QP. REFINACION QUIMICA A PARTIR DE UN PRECIPITADO El precipitado secado pesado y muestreado es colocado en un recipiente de acero inoxidable, donde se adiciona el HNO3 para eliminación del Zn, Cu, Pb, Ag, siendo casi total en el caso del zinc más no en los otros elementos, que llegan al orden del 70 al 80% de eliminación y el precipitado es lavado y colocado en vasos de ataque donde se adiciona agua regia, obteniéndose de esta forma el Cloruro Auríco. A la solución auríca se le agrega urea. Efervece la solución. Aquí se produce una reacción exotérmica. Se adiciona este reactivo para disminuir el contenido de HNO3 residual en la solución auríca: 6HNO3 + 5CO(HN2)2 è 8N2 + CO2 + 13H2O
Para precipitar el Au se usa una solución de NaHSO3 al 50% se agrega lentamente formando una nube de sólido y va perdiendo su tonalidad de amarillo naranja a marrón oscuro. Se agrega 0,80 gr de NaHSO3 por gramo de Au: Y se dan las siguientes reacciones : Oxidación: NaHSO3 + H2O
NaHSO4 + 2H+ + 2e
Reducción: HAuCl4 +3e
Au + 3Cl- + HCl
Reacción Global: 2HAuCl4 + 3NaHSO3 + 3H2O
2Au + 8HCl + 3NaHSO4
La evolución de gases en esta etapa es producto de la descomposición del bisulfito de sodio, NaHSO4 2NaHSO4
Na2SO4 + H2O + SO3
•
Si la precipitación ha sido completa se toma 05 gotas de solución y se adiciona 03 gotas de solución de cloruro estannoso SnCl2 al 10%; si dicha solución aún contiene oro al adicionar las gotas de SnCL2 , se tornara a un color azul parduzco siendo necesario retornar al paso anterior. Si contrariamente la solución permanece incolora nos indicara que todo el oro a sido precipitado.
•
El precipitado se lava con abundante agua para eliminar los restos de bisulfito de sodio; luego de esta etapa se neutraliza la acidez con amoniaco NH4OH, para luego adicionarle HNO3 QP y lavar nuevamente con abundante agua caliente.
•
Finalmente el cemento de Oro obtenido se seca y funde obteniendo el Oro Dore.
DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL PROCESO DE REFINACION
HORNO A PETRÓLEO FUNDIR A GRANALLAR
ATAQUE CON AGUA REGIA
DISOLVER CON HNO3 T = 70 °C
FILTRAR
SECAR PRECIPITADO DE ORO
FUNDIR
PRECIPITAR NEUTRALIZANDO CON UREA Y PRECIPITANDO CON NaHSO3
Au
SOLUCIÓN AURICA
FASES DEL PROCESO DE REFINACION DE ORO MATERIAL FUNDICION Bullión
Escorias Fundición
Escorias Refundidas
Bullión
Toma de Muestra Análisis: Vía fuego
Encuarte: Ag Granallado Disgregación: HNO 3 cc
53%
Precipitado de Au Disolución Agua Regia: 53% HNO3 : 1 32% HCl : 3
Filtrado Precipitación de Au: Neutralización: Urea Bisulfito de Na
Lavado: H2O HNO3 cc
Secado Pesado Fundido Barra : Dore
Análisis A.A.
REFINACIÓN QUIMICA REFINACION Au: : Escoria de Bullión
Material a refinar
Peso del material a refinar : 2888 gr LEY DEL BULLION A REFINAR : Au :
53,1155 %
Contenido de Au :
1533,98 gr
Ag :
24,6040 %
Contenido de Ag :
710,563 gr
Calculamos la cantidad de Ag que se le va a adicionar pare el encuarte Peso de Ag:
Peso de Au x FACTOR [ 3 a 3,5 ]
Tenemos :
1533,98 x 3 = 4601,194
Peso del ánodo de plata adicionado
: 4017 gr
LEY DE PLATA: Ag :
98,909 %
Contenido de Ag :
3973,175 gr
Au :
0,198 %
Contenido de Au :
7,954 gr
Peso total de Ag utilizado : Ag de Bullión + Ag de Encuarte 710,563 + 3973,175 = 4683,71 gr Peso de Au total por refinar : Au de Bullión + Au de Ag de Encuarte + Recup. de refinado anterior 1533,98 + 7,954 + 84,6 = 1566,53 gr Au Total = 1566,53 gr
REFINACIÓN QUIMICA :
Tenemos el granallado total
6905 gr
Peso de Bullión + Ag de Encuarte Solución en tratamiento de la Refinación: Solución de Nitratos
:
2,40
Solución de Bisulfitos
:
10,30
Solución Amoniacal
:
0,56
Solución Nitrica
:
1,20
⎛ mg ⎞ Au : ⎜ ⎝ L ⎠
Peso de precipitado de oro obtenido del tratamiento de refinación: PNS : 1519,9 gr de Au refinado En esta parte de la operación se le adiciona los valores de recuperación del proceso de refinación anterior. Fundición: El precipitado obtenido se pesa y se funde. Peso neto de Barra de Au :
1525,8 gr
Se toma la muestra respectiva para el análisis correspondiente de impurezas Ley Obtenida:
Au : 99,954 %
Entonces tenemos el PNS: 1525,8 x LEY
1525,8 x 0,99954 = 1525,098 gr
REFINACIÓN QUIMICA
Cálculo del porcentaje de Recuperación: % de Recuperación=
Peso refinado− ( Au agregadode Recup. + Ag de Encuarte ) Peso Au inicial
1525 ,098 − ( 84 , 0 + 7 , 954 1566 , 33 % de Re cuperación = 92 ,51 % de Re cuperación =
)
× 100
ANALISIS DE REFINACION: a) Toma de muestra en la solución de cada proceso para obtener el contenido de Au en la solución. ⎛ mg ⎞ Au ⎜ ⎟ ⎝ L ⎠
⎛ mg ⎞ Au ⎜ ⎟ ⎝ L ⎠
⎛ mg ⎞ ⎛ mg ⎞ Au ⎜ ⎟ Au ⎜ ⎟ ⎝ L ⎠ ⎝ L ⎠
Solución de Nitratos
5,81
4,35
0,18
1,32
Sol. de Bisulfitos de Na
6,24
3,34
2,34
2,00
Sol. Lavado con HNO3
1,94
0,00
1,89
0,41
Solución Amoniacal
1,89
0,15
2,21
0,50
Lecturas realizadas en el equipo de Absorción Atómica.
REFINACIÓN QUIMICA
b) Toma de muestra en el refinado final del proceso.
LABORATORIO QUIMICO MUESTRA DE Au REFINADO PESAJE : 500 mg POR MUESTRA C/ANALISIS DISGREGACION: AGUA REGIA (HNO3 : 1 + HCl : 3) LECTURA A.A.: DETERMINACION DE LA LEY POR IMPUREZAS
DIAGRAMA DE FLUJO BULLION ENCUARTADO GRANALLADO ATAQUE: HNO 3 SOLUCIÓN
SÓLIDOS
ADICIÓN NaCl
LAVADO pH : 7
ClAg
ATAQUE CON AGUA REGIA: 70°C
REFINERÍA PLATA
FILTRADO SOLIDO
SOLUCIÓN NEUTRALIZADO UREA PRECIPITACIÓN: NaHSO 3 FILTRADO LAVADO: H 2O NH4OH HNO3 FUNDICIÓN Au: 99,96%
DIAGRAMA DE FLUJO PRECIPITADO PESO DE MUESTRA ATAQUE CON HNO3 FILTRADO - CENTRIFUGADO - DECANTAR
SOLUCION NITRATOS
SOLIDO
REFINACION Ag
ATAQUE CON AGUA REGIA
SOLIDO
SOLUCION NEUTRALIZADO: UREA
PRECIPITACION: (NaHSO3) LAVADO: H2O NH4OH HNO3 SECADO FUNDIDO Au: 99,95%
DIAGRAMA DE FLUJO BULLION GRANALLADO ATAQUE CON HNO3
SOLIDA
SOLUCION
REFINERIA: Au
ADICION Na Cl HCl FILTRADO
Solución de Desecho
LAVADO pH = 7 CEMENTACION ADICION H2SO4 ADICION DE POLVO DE Zn OBTENCION: LAVADO CON ABUNDANTE H2O FILTRADO
Solución de Desecho
SECADO FUNDICION Ag = 95%
ENCUARTE DE LA REFINACION DE Au
REFINACION ELECTROLITICA DE Ag
Recuperación de Valores Solución de Nitratos HCl cc: 32%
Precipitación de los cloruros: ClAg
Cementación
H2SO4 Polvo de Zn
Cemento de Ag Fundición Ánodos de Plata
Celda Electrolitica de Ag
Encuarte de Bullión Refinación
Lodo Anodico
Ag refinada
Secado Pesado Fundido
Fusión - Escorificación Copelación Bullioncito Encuarte con Ag Refinación Au
DIAGRAMA DE FLUJO Ag : 98% FUNDICION ANODOS CELDAS ELECTROLITICAS
CRISTALES Ag
LODO ANODICO
CABEZA ANODO
ELECTROLITO
LAVADO
REFINACION Au
FUNDICION
ADICION NaCl
CELDA ELECTROLITICA
REF. QUIMICA
FUNDICION Ag Ag 99,99%
Control de Impurezas en las soluciones del Proceso por Absorción Atómica (Prueba 2) MUESTRA
Ag (gr/Lt)
Cu (gr/Lt)
Pb (gr/Lt)
Zn (gr/Lt)
Fe (gr/Lt)
Solución Nitrica Nº 1 (HNO3 53%)
0,0290
1,6990
2,1240
0,0056
0,0260
Solución Nitrica Nº 2
0,0049
0,00800
0,5380
0,0068
0,0087
Solución Nitrica Nº 3
0,0027
0,00170
0,0275
0,0038
0,0032
Solución Nitrica Nº 4
0,0011
0,00110
0,0114
0,0024
0,0021
0,00005 0,03160
0,0114
0,1337
0,0066
Solución Amoniacal
0,0000
0,00020
0,0017
0,0002
0,0000
Solución Nitrica (HNO3 53%)
0,0002
0,00680 0,09500
0,0167
0,00025
Solución Sulfuríca
0,0001
0,00800 0,00170
0,0060
0,0162
0,00589 0,00008 0,00019 0,00020
0,0013
Solución de Bisulfito
Solución HNO3 Q.P.
Fotografía 1: Bullión Granallado
Fotografía 2: Digestión de la Granalla de encuarte en ácido nítrico
Fotografía 3: Precipitado de oro impuro
Fotografía 4: Disolución con agua regia
Fotografía 5: Solución auríca
Fotografía 6: Proceso de Filtración
Fotografía 7: Proceso de precipitación de oro con bisulfito de sodio
Fotografía 8: Bullión Granallado y Precipitado de Au impuro
Fotografía 9: Solución auríca y oro refinado
Fotografía 10: Solución de nitratos. Se le adiciona HCl comercial para detener los cloruros de plata
Fotografía 11: Precipitado de cloruro de plata
Fotografía 12: Proceso de cementación: El cloruro de plata pasa a estado metálico
Fotografía 13: Cemento de plata
Fotografía 14: Celda electrolítica
Fotografía 15: Anodo de plata a refinar
Fotografía 16: Colocación del ánodo de plata en la canastilla de la celda electrolítica.
Fotografía 17: Celda electrolítica conectado al sistema
Fotografía 18: Celda electrolítica: 24 horas de operación. Observación del ánodo.
Fotografía 19: Celda Electrolítica: 48 horas de operación. Se observa que el ánodo ha disminuido sus tamaño, y la presencia del lodo anódico formado en su alrededor.
Fotografía 20: Cristales de plata formados en el cátodo de la celda electrolítica.
Fotografía 21: Barras de Oro y plata granallada
DATOS DE LABORATORIO
BALANCE DE REFINACION PRODUCTO
Peso: gr
Bullión de Escorias
% Au
4819,2
40,60
% Ag 18,715
Au: gr 1956,59
Ag: gr 901,91
Gr. de Ag requerida 1956,59 x 3,5 = 6848,07 gr 6848,07 - 901,91 = 5946,155 gr
Stock de Ag de Encuarte Ag adicionada
Adicionales
Peso: gr
% Au
% Ag
Au: gr
5266,00
0,206
96,559
10,848
Ag: gr
Recuperación de Au adicionados
5084,797 1º A la disgregación con agua regia Papeles filtro de todo
10,848
Valores adicionados Ag Total: Ag de Bullión + Ag Adicionada Au despachado:
Ley Au
5986,707 99,975
1,5
Au Obtenido: Au despachado + Au de análisis
1960,5
Au adicionado total: Au de recuperación + Au de encuarte
34,356
98,418
1925,654
NOTA: Se recupero Au de Todo el proceso 30,967 gr
al 98 % = 30,348 gr
14,6
Limpieza con Crisol de Encuarte anterior 4,1
1959,00
Au para Análisis Químico
Au Neto Recuperado: Ley (Au obtenido) Au adicionado Total
5084,797 el proceso anterior
19,3 19,3 al 98% = 19,208 gr 2º A la fundición Recuperación de Au en los extractos de Fundición: 4,3 Total de recuperaciones adicionadas = 19,208 + 4,3 = 23,508 gr
REACTIVOS USADOS EN LA REFINACION
Papel Bisulfito NH4OH Agua H2SO4 Polvo de HNO3 HCl Q.P. HCl 32% Whattman Urea de Sodio Q.P. destilada comerc. Zn 53% Kg Kg Nº 2 50x50 Kg Kg Kg Lt Kg Kg Lt unidades Ataque con 30,590 Acido Nº 1 Disgregación 3,152 Acida
8,176 6
Filtración
2,49
Precipitación
4,00
Ataque con 14,630 Acido Nº 2
0,0898
Neutralización Purificación Cementación
Total
0,703
0,2694
2,5396
10,350 48,372 0,703 18,526
6
2,49
4,00
0,3592
360
5,3500
4,1
7,8900
4,1
BALANCE DE Ag DEL BULLION
Muestra Bullión de Escorias
Fundición Ag Ley Ag Total Cemento Peso de Ag Barra de adicionada de Ag usada de Bullión Ag al encuarte gr gr gr % Ag % Au gr gr 901,91
5084,797 5986,707
6168,7
5968,7
98,395
Peso: gr Ag
% de R
Au
0,006 5872,902 0,358
98,099
ANALISIS QUIMICO
MUESTRA
% Au
% Ag
% Cu
% Pb
% Zn
% Fe
Bullión de Escorias
40,60
18,715
5,403
28,353
2,669
0,714
Au Refinado
99,975
0,0222
0,0018
0,0004
0,0002
0,0007
LEYES OBTENIDAS EN LOS REFINADOS
MUESTRA
Au %
Ag %
Cu %
Pb %
Zn %
Fe %
Au - fino
99,9820
0,0059
0,0009
0,0028
0,0014
0,0070
99,9850
0,006
0,0000
0,0000
0,0007
0,0051
99,9710
0,0143
0,0013
0,0031
0,0009
0,0095
99,9616
0,0141
0,0004
0,0016
0,0015
0,0208
99,9870
0,0106
0,0003
0,0005
0,0003
0,0013
99,9550
0,0412
0,0003
0,0002
0,0002
0,0032
99,9740
0,0176
0,0003
0,0033
0,0003
0,0048
99,9750
0,0167
0,0039
0,0020
0,0002
0,0020
99,9870
0,0119
0,0000
0,0000
0,0002
0,0007
99,9840
0,0129
0,0006
0,0012
0,0000
0,0010
99,9810
0,0037
0,0007
0,0000
0,0003
0,0028
99,9890
0,0066
0,0008
0,00147
0,0008
0,0009
REFINACION
Balance de Ag Material
Peso de Ag Ag de de Bullión encuarte gr gr
Ag Total usada gr
Cemento de Ag gr
Fundición Barra de Ag gr
% Ag
% Au
Ag
Au
Ley
Peso: gr
% de R
2185,29
7216,57
9401,86
10,040
9500
95,586
0,024
9080,67
2,28
96,584
890,806
6164,88
7055,686
7,665
7010
97,676
0,051
6847,09
3,58
97,044
673,135
2666,849
3339,984
3,422
3210
97,831
0,07
3140,37
2,247
94,024
573,78
3098,08
3671,86
3642,3
3570
97,598
0,039
3484,25
1,392
94,891
443,85
2245,176
2689,026
2570,0
2570
97,906
0,004 2516,184 0,1028
93,57
901,91
5646,091
6584,001
6730,0
6530
98,395
0,006 3425,194 0,3918
98,125
2412,418
7025,544
9437,932
10,400
9920
97,566
0,0246 9208,213
97,566
2,44
ANALISIS A LA SOLUCION DE NITRATOS EN LA PRUEBA Nº 1
Ag SOLUCIONES mg/Lt
Cu mg/Lt
Pb mg/Lt
Zn mg/Lt
Fe mg/Lt
Solución de Nitratos Nº 1 Volumen: 15,14 litros
60
309
286
305
1,79
Solución de Nitratos Nº 2 Volumen: 11,355 litros
3,5
1,31
0,65
0,86
18
GRACIAS…..
