PROCESOS HIDROMETALÚRGICOS
CONCENTRACIÓN DE MINERALES 2010
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PURIFICACION Y/O CONCENTRACION DE LA SOLUCIÓN Introducción En un proceso de purificación o de concentración, siempre hay dos fases en contacto (líquido - sólido o líquido - líquido). Se trata de un proceso de: • Purif Purific icac ació ión n si la la impu impurez reza a va a la otr otra a fase fase • Concent Concentraci ración ón si si el elemen elemento to deseado deseado va a la otra otra fase fase Los procesos de purificación y/o concentración son muy variados y dependen de: • la nat natur ural alez eza a del del elem elemen ento to des desea eado do • las las imp impur ureza ezass pres present entes es en la solu soluci ción ón • el tipo tipo de proc proces eso o de de rec recup uper erac ació ión n • el gra grado do de purez pureza a desea deseado do para para el el produ product cto o fina finall Los proce procesos sos de purif purific icaci ación ón y/o y/o conc concent entrac ració ión n se pued pueden en divi dividir dir en vari varias as categorías: a) Hidról Hidrólisi isiss b) Extracción Extracción por solventes solventes c) Cement Cementaci ación ón d) Precipitació Precipitación n de un compuesto específico específico e) Resinas de intercambi intercambio o iónico Para evaluar un proceso de separación, los criterios son la selectividad de la separación, la recuperación (o grado de remoción) y el consumo de reactivos (o de energía energía). ). Obviam Obviament ente, e, esos tres tres parámet parámetros ros están están interre interrelac lacion ionados ados y se necesita hacer la evaluación económica del proceso que se desea utilizar. Mineral Solución de lixiviación
Solución agotada Metal o compuesto puro
Esquema general de tratamiento hidrometalúrgico de un mineral 2
Sólido Impurezas Tranque de relaves o botadero
Solución casi pura y más concentrada
a) Hidrólisis Los procesos de hidrólisis se basan fundamentalmente en el mismo tipo de reacción de precipitación de hidróxido (la manera más sencilla de separar un metal de su solución es mediante la alcalinización de la solución, dando lugar a su precipitación como hidóxido), con la diferencia de que en la mayor parte de los casos no se termina la reacción en un hidróxido sino en una sal básica, en una sal doble o hasta en un óxido. Dentro de este tipo de reacciones, la que tiene mayor interés industrial es la hidrólisis del hierro, utilizado comúnmente como un método de eliminación de esta impureza en circuitos hidrometalúrgicos. - Hidrólisis del fierro Existen básicamente tres tipos de procesos para la eliminación del hierro acuoso: preci precipi pita taci ción ón como como jaros jarositita, a, goet goetitita a y hema hematitita ta.. Esto Estoss dos dos últi últimos mos proc proceso esoss producen precipitados más fácil de filtrar y decantar. Jaro Jarosi sita tas: s: Las Las jaro jarosi sita tass son son comp compue uest stos os que que tien tienen en la sigu siguie ient nte e form formul ula: a: 2+ MFe3(SO4)2(OH)6, en la que M puede ser Na+, K+, NH 4+, Ag+, Rb+, Pb y H+. La precipitación del Fe como tal se consigue entre 80 y 100°C, con adición de un álcali y con control de la acidez. Para la formación de jarosita de amonio, la siguiente reacción tiene lugar: + 3+ 2+ 3 Fe + 2 SO4 + NH4 + 6 H2O => NH4Fe3(SO (SO4)2(OH)6 + 6 H Con la exposición a la intemperie en los tranques de relaves, la jarosita se transforma transforma gradualmente gradualmente en hematita hematita y debido a sus propiedades de adsorción y retención de agua, se produce una eliminación (disolución) de metales solubles que ocasionan un problema ecológico. Goetita: La precipitación del hierro como goetita se realiza mediante la siguiente reacción general: Fe3+ + 2 H2O => FeO OH + 3 H + La temperatura de la precipitación oscila entre 20 y 100 °C, el pH entre 2 y 4 y el potencial debe ser oxidante con el fin de mantener el hierro en forma férrica. La cinética de precipitación es lenta, dependiendo de la concentración de Fe inicial y del nivel de la impureza a eliminar. El tipo de cristal que se obtiene es de mejores características para la separación sólido - líquido. Hematita: La precipitación del hierro como hematita se fundamenta en la siguiente reacción: 2 Fe3+ + 3 H2O => Fe 2O3 + 6H + Los Los fact factor ores es de may mayor impo import rtan anci cia a en este este méto método do son son la temp temper erat atur ura, a, concentración de hierro y la concentración de ácido. Dependiendo de estos
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factores se pueden formar una serie de compuestos, pudiéndose señalar en general, que las hematitas tienden a formarse sobre 140°C.
b) Extracción por solventes Uno de los métodos de purificación que ha tenido un espectacular desarrollo en este último tiempo, ha sido el proceso de Extracción por Solventes o proceso SX. Ello Ello se ha trad traduc ucid ido o en la inst instal alac ació ión n de nume numero rosa sass plan planta tass que que oper operan an actualmente en el mundo en la separación, purificación y concentración de más de una treintena de elementos químicos, como cobre, niquel, cobalto, zinc, uranio, molibdeno, tungsteno, vanadio, tierras raras, zirconio, hafnio, niobio, tantalio, boro, germanio, arsénico, renio, torio, el grupo de los metales del platino, berilio y otros. En estos apuntes, se tomará como ejemplo la extracción por solventes del cobre.
b.1) Proceso SX - EW de Cobre El proceso de extracción por solventes, conocido en la hidrometalurgia del cobre tambié también n como SX (del inglés inglés Solvent Solvent Extracc Extracctio tion), n), consist consiste e en la extracc extracción ión selectiva del cobre contenido en las soluciones de lixiviación mediante un solvente orgán orgánic ico, o, para para luego luego trans transfe feri rirl rlo o a una soluc solució ión n de sulfa sulfato to de cobre cobre pura pura y concentrada, denominada electrolito rico (o electrolito cargado) . A) Descripción general La planta SX recibe la solución rica generada en la etapa de lixiviación en pilas de minerales de cobre. Esta solución se caracteriza por tener una baja concentración de cobre disuelto, junto con impurezas como el Fe, Cl, Al, Mn, Mg, Na y otros disueltos durante el proceso. El objetivo del proceso SX es extraer selectivamente el cobre contenido en esta solución rica impura, mediante intercambio iónico entre la fase acuosa (solución rica) y el reactivo orgánico. Este reactivo es capaz de descargar el cobre en una etapa posterior del proceso a una solución de alta pureza y concentración de cobre y ácido, formando un electrolito apto para ser electrodepositado en el sector de Electroobtención EW.
Extracción (Extraction) La solución rica proveniente de las pilas es mezclada con la fase orgánica (orgáni (orgánico co descarga descargado) do),, para extraer extraer select selectiva ivament mente e el cobre cobre obteni obteniendo endo una solución pobre en cobre, llamada refino, que es reciclada a la etapa de lixiviación lixiviación en pilas. Se obtiene en esta etapa una fase orgánica cargada, que es avanzada a la siguiente etapa.
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Reextracción (Stripping) El orgánico cargado se pone en contacto con electrolito electrolito pobre (o electrolito electrolito descargado) proveniente del proceso de electroobtención, de alta acidez (150-200 gpl H2SO4). El cobre pasa de la fase orgánica a la fase acuosa, obteniéndose una fase orgánica descargada que se recicla a la etapa de extracción y un electrolito rico (o electrolito cargado ) que avanza hacia la electroobtención.
Planta extracción por solventes en una operación de lixiviación de cobre B) Mecanismo de transferencia de cobre El proceso SX se basa en la siguiente reacción reversible de intercambio iónico:
Cu2+(A) + 2 RH(O) <=> R2Cu(O) + 2 H+(A) En la cual el sentido de reacción está controlado por la acidez o pH de la solución acuosa. En la etapa de extracción, el reactivo orgánico se contacta con la solución acuosa impura de lixiviación y extrae selectivamente desde la fase acuosa los iones de cobre, cobre, inco incorpo rporá rándo ndolo loss en la fase fase orgán orgánic ica. a. El ión ión cúpri cúprico co reacc reaccio iona na con con el extractante formando un compuesto organometálico insoluble en agua, totalmente soluble en el solvente orgánico (Kerosene), con la cual se produce la extracción del cobre desde la fase acuosa a la orgánica. Mediante este mecanismo, cada ión de cobre se intercambia con dos iones de hidrógeno que pasan a la fase acuosa
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donde se regenera ácido sulfúrico en una proporción de 1,54 (kg de ácido / kg de cobre).
Esquema de un mezclador – sedimentador para operaciones de extracción y reextracción La etapa de reextracción ocurre por efecto del cambio de acidez en la fase acuosa, revertiendo la reacción y generando un electrolito de alta pureza y alta concentración en cobre.
R2Cu(O) + 2 H+(A) <=> Cu2+(A) + 2 RH(O) C) Configuración de plantas SX Las plant plantas as de extr extracc acció ión n por por solve solvent ntes, es, tant tanto o en la extr extracc acció ión n como como en la reextracción, están configuradas en una, dos o tres etapas de contacto de las fases acuosa y orgánica, con el objeto de aumentar el tiempo de contacto entre ambas fases y mejorar la transferencia de cobre. El contacto de las fases orgánica y acuosa se realiza en contracorriente. Además, en algunos a lgunos casos, se debe d ebe incorporar in corporar una etapa de lavado del orgánico o rgánico cargado, con el objeto de eliminar impurezas dañinas en la electroobtención, por ejemplo el cloro. En la siguiente figura se presenta una configuración típica de una planta de extracción por solventes, compuesta por 2 etapas de extracción y 1 etapa de reextracción (2 E-1S).
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Lixiviación <-
SR
C^° E1
OSC SRF
EC
E2
OC
Extracción ED Reextracci E ón Config uració n2E1 S (o 2E-1 R E).
SR SRF OSC OC OD RF EC
solución rica semirefino orgánico se semicar icarg gado orgánico cargado orgánico descargado refino : electrolito cargado
electrolito descargado
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Resumen: soluciones, concentraciones y acidez Nombre
Definición
[Cu] típica (g/l)
[ácido] (g/l)
Solución Rica (SR)
Solución proveniente de la etapa de lixiviación, que alimenta a la planta SX.
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5,pH=1. 8
Refino (RF)
Solución diluida en cobre que sale de la planta SX
0,5
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Orgánico
Mezcla en volumen de un extractante orgánico y un diluyente (8 a 25% v/v).
Extractante
Es un reactivo orgánico especial que forma un complejo con el cobre en la fase orgánica. Es bastante viscoso.
Diluyente
Es un solvente orgánico, de tipo parafina, que sirve para diluir el extractante orgánico y reducir su viscosidad.
Orgánico descargado (OD)
Es el orgánico con una menor concentración de cobre, que sale de la etapa de reextracción.
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Orgánico cargado (OC)
Es el orgánico cargado con cobre. Transfiere el cobre de la etapa de extracción a la etapa de reextracción.
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Electrolito
Es la solución de sulfato de cobre de la planta de ElectroObtención.
Electrolito Descargado (ED)
Es el electrolito que viene de la etapa de electroobtención.
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180
Es el electrolito que se cargo de cobre en la etapa de reextracción.
50
160
(OSC)
Orgánico semi-cargado
6
(SRF)
Semi-refino
2
Electrolito Cargado (EC)
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D) Reactivos utilizados en SX de cobre La fase ase orgá orgáni nica ca pres presen entte en el proc proces eso o de SX es una mezcl ezcla a de dos dos constituyentes:
FASE ORGANICA = EXTRACTANTE + DILUYENTE D.1) Química de los extractantes Los extractantes son reactivos orgánicos cuya característica principal es poder reaccionar y atrapar selectivamente un elemento disuelto especifico. Comercialmente, existen diferentes tipos de extractantes: solvatantes, básicos, ácidos y quelantes; siendo estos últimos los mas utilizados en la extracción del cobre. Los extractantes se disuelven en un solvente orgánico tipo parafina, generalmente en una proporción de 8 a 25 % v/v (% en volumen). Los extractantes industriales forman complejos de Cu solubles en la fase orgánica. Actúan según un mecanismo de quelación: toman el ión de cobre entre sus "pinzas", o sea forman quelatos (uniones de elementos metal-orgánicos) 2+ (A) + 2 RH(O) <=> R Cu(O) + 2 H (A) + Cu 2
Estructura química general de las Oximas utilizadas comercialmente para la recuperación de cobre
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D.2) Tipos y características de reactivos - Reactivos Reactivos extractantes extractantes Los tipos más usados son: LIX 984N (Henkel), PT 5050 (Acorga) y MOC 45 (Allied Signal). Sus características principales son (en promedio): Densidad Color Punto de inflamación Selectividad Cu/Fe Carga má máxima (a 10% v/v) Tran Transf sfer eren enci cia a neta neta (10% (10% v/v) v/v) Separación de fases Cinética de extracción
: 0.91 g/cc : ámbar : 70 °C : > 2000 : 5. 5.2 g/ g/l de de Cu Cu a pH =2 =2 : 3 g/l g/l de de Cu Cu : < 90 segundos : > 95% en 60 segundos
- Diluye Diluyente ntess El diluyente (o solvente) es la sustancia en la que se disuelve el extractante y permite permite reducir reducir la viscosi viscosidad, dad, gravedad gravedad especi especific fica a y el costo costo volumé volumétri trico co del extractante. El solvente suele ser un kerosene, inmiscible en el agua (no se mezcla con el agua). En general, el solvente es un kerosene, porque puede ser adquiri adquirido do con facili facilidad dad y ha demostr demostrado ado present presentar ar buenas buenas caract caracterí erísti sticas cas en procesos de extracción y re-extracción, en el ámbito industrial. Los Los tipo tiposs de dilu diluye yent ntes es más más usad usados os son: son: ESCA ESCAID ID 103 103 (Exx (Exxon on)) y OXIM OXIMIN IN (Oxiquim). Sus características principales son: Densidad Punto de inflamación
: 0.81 g/cc : 79 °C
- Modifi Modificado cadores res Los modificadores son compuestos que aumentan la solubilidad del extractante orgánico y del metal en la fase orgánica. Mejoran la velocidad de separación de fases y extracción de cobre, favoreciendo la coalescencia. Los modificadores más usados son el TRIDECANOL y el ESTER.
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D.3) Tipos de extractantes - Keto Ketoxi xima mass Las KETOXIMAS fueron los primeros reactivos usados comercialmente para la extracción de cobre desde soluciones diluidas y fueron usados exclusivamente durante durante 12 años. años. Sus princi principal pales es propied propiedade adess eran: eran: excele excelente nte separac separación ión de fases, bajas pérdidas de orgánico por arrastre y baja formación de crud. Su uso, sin embargo embargo fue limita limitado, do, debido debido a dos desvent desventajas ajas princi principal pales: es: Extract Extractant ante e moderados de cobre y cinética lenta a bajas temperaturas. El reactivo típico fue el LIX 64N. - Salicilaldox Salicilaldoximas imas Para superar estas desventajas desventajas se desarrollaron desarrollaron las SALICILALDO SALICILALDOXIMA XIMAS, S, lo que permitió reducir circuitos 4E+3S o 3E+2S a 2E+2S o 2E+1S, incluso para altas concentraciones de cobre y bajo pH (40 gpl Cu y pH 1,5). Sin embargo, estos reactivos son extractantes tan fuertes que requieren un modificador para realizar eficientemente la reextracción. El uso uso de modif modific icado adores res (tri (tride decan canol ol o nonif nonifeno enol) l) prese present ntan an las las sigu siguie ient ntes es desventajas: hidrólisis y degradación del reactivo, mayor transferencia de Fe al electrolito, mayor pérdida de orgánico por arrastre físico y mayor formación de crud. Reactivos típicos son el LIX 860 y el Acorga PT-5050. - Mezclas Mezclas Salicilaldoxim Salicilaldoximas as - Ketoximas. Estas mezclas no contienen modificadores. El LIX 984, por ejemplo, es una mezcla de LIX 860 (salicilaldoximas) y LIX 84 (Ketoxima). Combina la capacidad extractiva y cinética rápida de la salicilaldoxima con la estabilidad y propiedades físicas de las Ketoximas. Una lista de los reactivos actualmente en uso se muestra en la siguiente tabla.
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Reactivo Acorga
LIX
MOC
Extractante
Modificador
PT5100
Aldoxima Aldoxima
Nonil Fenol Fenol
PT5050
Aldoxima
Tridecanol
M5640
Aldoxima
84
Ketoxima
No
984
Mezcla
No
622
Aldoxima
Tridecanol
860
Aldoxima
No
45
Ketoxima
No
55
Aldoxima
No
Ester
E) Continuidad Al mezclarse en un mixer 2 fases inmiscibles, una de ellas debe encontrarse dispersa en la otra. Se presentan dos casos: f) Cuando la fase fase acuosa está está dispersa dispersa en la fase orgánica, orgánica, se habla habla de continuidad orgánica, y g) cuando la fase orgánica está dispersa dispersa en la fase acuosa, se habla habla de continuidad acuosa A O 5* A 5* A
O
Tipos de continuidad.
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F) Recuperación Recuperación del del orgánico orgánico El prin princi cipa pall cost costo o de oper operac ació ión n en una una plan planta ta de SX es la repo reposi sici ción ón de extractante, el cual se pierde por arrastre físico en el refino y electrolito. Diferentes sistemas han sido implementados para reducir estas pérdidas. -
Electrolito
El mayor énfasis se ha puesto en el electrolito, puesto que el orgánico afecta la calidad de los cátodos. La práctica normal es pasar el electrolito por filtros rellenos con sílice, granate y antracita, el cual ha demostrado ser insuficiente por sí solo. Por lo tanto, se han desarrollado e implementado diferentes combinaciones para reducir la transferencia del orgánico orgá nico al electrolito, por ejemplo: • Uso de post post-dec -decant antador adores es o columna columnass de flotac flotación ión conve convenci ncional onales es o Jameso Jameson n antes de los filtros. • Uso Uso de celd celdas as de sac sacrif rific icio io en en elect electro roobt obtenc enció ión. n. -
Refino
El método normal es recuperar el orgánico arrastrado desde la piscina de refino. G)Remoci G) Remoción ón de acuoso De manera similar a los arrastres de orgánico, existen arrastres de acuoso en la fase fase orgá orgánic nica, a, los los que que cons constitituy tuyen en la prin princi cipa pall fuent fuente e de cont contam amin inac ació ión n del del electrolito. El Cl y Mn, además de Fe, son actualmente las mayores impurezas. El método normal de remoción de acuoso es el diseño del estanque de orgánico con tiempo suficiente y facilidades para eliminar periódicamente el acuoso acumulado. Este método puede ser suficiente para el Fe, pero no así para el Cl y Mn, cuyas concentraciones permisibles en el electrolito son muy inferior a las de Fe (30 ppm Cl y 100 ppm Mn vs 1,5-2,0 gpl Fe). En este caso se pueden implementar los siguientes métodos: • • • •
Uso Uso de de una una o más más etap etapas as de LAVA LAVADO DO.. Diseño Diseño del estanqu estanque e de de orgá orgánico nico como como post post-dec -decant antado ador. r. Uso de coal coalesce escedor dor del tipo tipo desarro desarrolla llado do por por Chuqu Chuquica icamat mata. a. Combin Combinaci ación ón de cualq cualquier uiera a de las alter alternat nativa ivass anterio anteriores, res, depen dependie diendo ndo de la la concentración de las impurezas presentes.
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c) Cementación La cementación de un metal a partir de una solución, depende de una reacción de desplazamient desplazamiento o en la cual un metal menos noble reduce a los iones del metal por precipitar al estado metálico. Entonces, éste sale de la solución, y los iones del metal menos noble entran en la solución para substituirlos. Por ejemplo:
Cu2+ + Zn => Cu + Zn 2+
El metal utilizado debe tener un potencial de electrodo inferior al potencial del metal que se desea precipitar. La reacción se produce a la superficie superficie del metal, que se agrega habitualment habitualmente e en forma de polvo a la solución impura. Para alcanzar velocidades de reacción aceptables con impurezas que se encuentran en bajas concentraciones, se tiene que agregar un exceso de metal, lo que conduce a la obtención de cementos impuro impuros. s. Además, Además, estos estos cement cementos os contie contienen nen todos todos los metale metaless de potenc potencial ial superior al metal agregado. El mejo mejorr meta metall util utiliz izad ado o para para ceme cement ntar ar las las impu impure reza zass de una una solu soluci ción ón es generalmente el mismo metal que se desea recuperar desde la solución pura. Así, no se agrega otra impureza a la solución. Por ejemplo, el cadmio y el cobre contenidos en las soluciones de lixiviación de concentrados de zinc se cementan con polvo de zinc. Además de utilizarse como método de d e purificación de soluciones, la cementación puede utilizarse para recuperar el metal valioso a partir de soluciones diluidas, por ejemplo cementación de cobre por chatarra de hierro. El método de cementación es el mas antiguo practicado en la hidrometalurgia del cobre, basado en la reducción por contacto con chatarra de fierro, el cual es un agente precipitante relativamente disponible en la civilización actual. A pesar del largo tiempo de uso de la cementación con fierro a través del mundo, las reacciones y sus mecanismos no fueron estudiados en detalle hasta alrededor de 1960, cuando se analizaron alternativas a la chatarra de fierro, particularmente chatarra de aluminio. La cementación involucra una reducción reducción por contacto o precipitación electroquímica de un metal desde una solución acuosa por otro metal mas electropositivo. La precipitación de un metal disuelto en una solución acuosa (CuSO 4) por otro metal (Fe), es lo que se conoce cono ce como Cementación, debido a que el metal precipitado esta generalmente cementado sobre la superficie del metal precipitante. Para efecto de la precipitación, se requiere que el pH de la solución sea bajo (pH menor a 3,5), también es importante la presencia de oxigeno en la solución, ya que teóricamente puede provocar reacciones laterales de fierro, las que a su vez
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pueden originar la redisolución del cemento de cobre, consumo en exceso del fierro teórico y consumo de acido, lo que elevaría el pH de la solución provocando una transformación de los iones de Fe3+ y Cu2+ a hidróxidos, los cuales precipitan provocando una baja en la ley del cemento y obteniéndose un cemento con difi dificu cultltad ades es para para su asen asenta tami mien ento to,, filt filtra raci ción ón y seca secado do.. La ciné cinétitica ca de la cementación es de fundamental importancia para: • Opti Optimi miza zarr el el diseñ diseño o de los react reactor ores es • Los Los titiempo emposs de cont contac acto to • El co consu nsumo de de ch chata atarra rra -
Chat Chatar arra ra prec precip ipit itan ante te
La chatarra presenta un item de costo alto en las plantas. La chatarra pesada tiene baja superficie específica, por lo que no se considera un precipitante efectivo y se recom recomie iend nda a util utiliz izar arlos los en los los punt puntos os de mayor mayor acide acidez, z, tamb tambié ién n son son menos menos efectivas las chatarras con alto contenido de C y Mn. La chatarra recubierta con estaño, barnices, zinc, debe tener una alteración previa para su mayor acción química. Si la chatarra es muy fina al utilizarla en bateas dificulta la velocidad del flujo y la remoción del cemento de cobre, por lo que es conveniente utilizar una rejilla de separación. La util utiliz izac ación ión de mate materi rial al prec precip ipititant ante e de alta alta super superfifici cie e especí específifica ca no tiene tiene condiciones de costo favorable frente al resto de la chatarra. En los tambores rotatorios la precipitación con chatarra de fierro que posee materiales inertes (hormigón, plásticos, acero inoxidable) se acumulan en el interior provocando una disminución de la capacidad del reactor y reacciones peligrosas.
d) Precipitación de un compuesto específico Cuando otros métodos no son aplicables, se pueden usar reactivos específicos de prec precip ipititac ació ión. n. Esta Estass reac reacci cion ones es son son gene genera ralm lmen ente te comp comple leja jas, s, nece necesi sita tan n condiciones de trabajo estrictas y consumen reactivos costosos. Por ejemplo, se usa el nitrosobetanaphtol para precipitar el cobalto contenido en las soluciones de electroobtención de zinc. Se puede aplicar todas las reacciones que estudiaron en el ramo de química en la enseñanza media tales como precipitación de sulfuros, formación de sales, entre otras. Por ejemplo:
AgNO3 + NaCl => AgCl (prec recipitado ado) + NaNO3
Es importante el fenómeno de envejecimiento de un precipitado, favorecido por una temperatura alta y un tiempo de contacto solución-precipitados largo. El envejecimiento consiste en la disolución de las partículas más finas y formación de preci precipi pita tado doss más más grues gruesos, os, gener general alme ment nte e acom acompa paña ñado do por por un camb cambio io en la estructura cristalina de estos. Mejora la insolubilidad del precipitado y su posterior filtración.
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PRECIPITACIÓN ELETROLÍTICA Definición La ELECTROMETALURGIA consiste en la producción de depósitos metálicos mediante la aplicación de la ENERGIA ELECTRICA. Se distingue: • La electr electrom omet etalu alurg rgia ia en solu soluci ción ón acuosa: acuosa: Aplic Aplicad ada a funda fundamen menta talm lment ente e a la producción de Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Ag, Au y otros metales menores (Cd, Cr, Mn, Ga, Ti, Te). • La electr ctrometa etalurgia gia en sales fundidas: Apli plicada pri princi ncipalm alment ente a la producción de Al, Li, Mg, Na, K y otros metales menores (Tierras raras, Ti, V, W, Zr, Th).
Procesos electrometalúrgicos Segú Según n el tipo tipo de depós depósitito o obten obtenid ido, o, se dist distin ingue guen n los los sigu siguie ient ntes es Proces Procesos os Electrometalúrgicos: •
ELECTR ELECTROOB OOBTEN TENCIO CION N (Elect (Electrowi rowinni nning, ng, EW) EW) de meta metales les Cons Consist iste e en la extracción de metales a partir de soluciones, en forma de depósitos metálicos puros, densos y compactos o depósitos metálicos en polvo (pulvielectrometalurgia) o bien, depósitos de compuestos metálicos (óxidos, hidróxidos o sales).
• ELECTR ELECTRORE OREFIN FINACI ACION ON (Elect (Electrore rorefin fining ing)) de metale metaless Consiste en la obtención de depósitos metálicos de alta pureza a partir de un metal impuro. • GALVA GALVANO NOPLA PLAST STIA IA (Ele (Elect ctrop ropla latiting) ng) Consiste en recubrimientos metálicos delgados con fines anticorrosivos o estéticos (cromados). • ELEC ELECTR TROC OCON ONFO FORM RMAD ADO O (El (Elec ectr trof ofor ormi ming) ng) Consiste en la elaboración de piezas metálicas especiales por vía electrolítica.
ENERGÍA ELÉCTRIC
I METALICO
PROCESO
___
DEPOSITO
ELECTROMETALURGIC
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Conceptos Fundamentales - Celdas de electrólisis Los procesos electrometalúrgicos tienen lugar en unidades llamadas CELDAS DE ELEC ELECTR TROL OLIS ISIS IS,, las las cual cuales es se agru agrupa pan n para para cons constititu tuir ir la nave nave o plan planta ta electrolítica. Una celda de electrólisis está constituida por: • • •
La celda misma : Es un recipiente que contiene el electrolito y los electrodos.
En algunos casos, la celda puede ser constituida por dos mitades, conectadas entre sí por un puente salino. acuoso, que contiene contiene los iones del metal a depositar y El electrolito : Un medio acuoso, otros iones que migran permitiendo el paso de la corriente entre los electrodos. El ánodo: Material sólido conductor en cuya superficie se realiza un proceso de oxidación con liberación de electrones. Ejemplo : Zn 0 => Zn2+ + 2 e-•
El cátodo: Electrodo sólido
conductor en cuya superficie se realiza un proceso de reducción con los electrones provenientes del ánodo.
Ejemplo : Cu2+ + 2 e- => Cu 0 A ) CELDA ELECTROLITICA : La energía eléctrica se transforma en energía química Fuente de poder
O2 anión
catión
<.......
.....>
Celda H2O => 1/2 O2 + 2H(+) +2e(-)
Cu(2+) + 2e(-) => Cu
Electrolito : H2O, Cu(2+), SO4(2-), H(+), ...
Celda electrolítica
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Celda galvánica
Proceso Anodo Cátodo
Celda EW Oxidación Reducción Reducción
Pila +
- Proceso electroquímico Un proce proceso so de natura naturale leza za elec electr tro-q o-quí uímic mica a se caract caracter eriza iza por por pres present entar ar la realización realización simultánea simultánea de dos reacciones denominadas denominadas anódicas anódicas y catódicas. catódicas. En la prim primer era a suce sucede de una una tran transf sfor orma maci ción ón quím químic ica a de oxid oxidac ació ión n y se libe libera ran n electrones. La reacción catódica involucra un proceso químico de reducción con participación de los electrones liberados en el ánodo y que viajan por conductores electrónicos (cables) que unen el cátodo con el ánodo. En la solución, no hay desplazamiento de electrones, sino que los iones se desplazan desplazan en la solución. Los aniones (-) van hacia el electrodo electrodo de carga positiva positiva y los cationes (+) hacia el electrodo de carga negativa. El electrolito es un conductor iónico. Los procesos electroquímicos pueden ser clasificados en dos tipos según sean o no espontáneos. Los primeros suceden en forma natural y la celda se denomina GALVÁNICA o PILA. Los no espontáneos se realizan por medio de la aplicación
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de corriente externa y se realizan realizan en una celda llamada ELECTROLITIC ELECTROLITICA. A. En las dos figuras anteriores, se ilustran ejemplos de procesos galvánicos y electrolíticos. Los procesos de electrodeposi electrodepositació tación n de metales no son espontáneos y necesitan necesitan un aporte de energía eléctrica para ser forzados a ocurrir. La FUENTE DE ENERGIA ELECTRICA debe proporcionar corriente continua o directa (DC) a la celda, permitiendo el flujo forzado de electrones entre el ánodo y el cátodo dónde son consumidos. En forma simple, la fuente de energía actúa como bomba impulsora de electrones que fluyen por los conductores y los electrodos.
ELECTROOBTENCIÓN DE COBRE (Electrowinning) Descripción del proceso El proc proces eso o de elec electr troo oobt bten enci ción ón de cobr cobre e cons consis istte bási básiccamen amentte en la trans transfo forma rmaci ción ón elec electr troq oquí uími mica ca del del cobre cobre disu disuel elto to en un elect electrol rolitito o en cobr cobre e metálico depositado en un cátodo, mediante la utilización de energía eléctrica prove proveni nien ente te de una una fuen fuente te exte externa rna.. El cobre cobre ióni iónico co (Cu (Cu2+) del del elec electr trol olitito o es depo deposi sita tado do sele select ctiv ivam amen ente te sobr sobre e la supe superf rfic icie ie del del cáto cátodo do y a la vez vez se desco descomp mpone one agua agua en oxig oxigen eno o y ácid ácido o sulfú sulfúri rico co en la super superfifici cie e de ánod ánodos os insolubles de plomo. Este proceso electrolítico y las reacciones involucradas se presentan esquemáticamente en la siguiente figura. Dado que el cobre es más bien un metal noble, el proceso de electroobtención es relativamente simple y puede ser realizado sin peligro de desprendimiento de hidrogeno.
Proceso de electroobtención de cobre
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REACCION ANODICA : (Descomposición agua) REACCION CATODICA : (Precipitación de cobre) REACCION DE CELDA : (Expresada en forma ionica)
H2O => 1/2 O 2 + 2H+ + 2e2+
Cu + 2e - => Cu 2+
Cu + H2O => Cu + 1/2 O + 2H + 2
Resultados del proceso electrolítico: • • •
Depo Deposi sita taci ción ón del del cob cobre re en en el cát cátod odo o Evol Evoluc ució ión n de de oxi oxige geno no en el ánod ánodo o El elec electro trolit lito o se enriquec enriquece e en ácido ácido y se empo empobrec brece e en cobre cobre
El proceso de EW, se lleva a cabo en una celda electrolítica, donde circula continuamente el electrolito acuoso que contiene disuelto CuSO 4 y H2SO4 y que proviene de la planta SX. En la celda ocurren reacciones electroquímicas de oxidación - reducción provocadas por la energía eléctrica. En el cátodo el ión cúprico es reducido a cobre por los electrones suplidos por la corriente y que vuelven dicho electrodo de polaridad negativa. En el electrodo positivo hay un déficit de electrones, y se descompone agua generándose oxigeno gaseoso que burbujea en la superficie del ánodo y además ácido sulfúrico, de acuerdo a la reacción neta global: REACCION DE CELDA O GLOBAL: CuSO 4 + H2O => Cu + H 2SO4 + 1/2 O2 (Expresada en forma molecular) Explic Explicado ado de otra otra forma, forma, la aplica aplicació ción n de energí energía a eléctr eléctrica ica contínu contínua a externa externa impo impone ne a la supe superf rfic icie ie del del cáto cátodo do una carga carga eléc eléctr tric ica a negat negativ iva a (exc (exceso eso de electrones), mientras que el cobre disuelto en solución se encuentra cargado eléc eléctr tric icam ament ente e posi posititivo vo (care (carent nte e de elect electron rones) es).. Esta Esta dife difere renc ncia ia de carga cargass eléctricas opuestas permite que el cobre disuelto en solución se adhiera a la superficie del cátodo. A esta reacción de depositación del cobre se le llama “reacc “reacción ión de reduc reducci ción” ón”:: el cobre cobre disu disuel elto to care carent nte e de dos dos carga cargass eléct eléctri rica cass negativas debe lograr su neutralidad, las que toma de la superficie del cátodo. Como contraparte y para mantener el balance de cargas eléctricas, ocurre una reacció reacción n de oxidaci oxidación, ón, es decir, decir, existe existe despre desprendi ndimie miento nto de electr electrones ones.. Esta Esta reacción ocurre sobre el ánodo, generalmente hecho de una aleación cuya base principal principal es plomo. Como el ánodo esta cargado eléctricamente eléctricamente positivo, positivo, tiende a recuperar electrones de los elementos que lo tocan. El agua constituye el principal proveedor de electrones. De esta manera el agua se oxida, es decir, pierde
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electrones. Esta perdida de electrones logra descomponer el agua en sus elementos constituyentes fundamentales, es decir, oxigeno e hidrogeno. Como resultado de la estequiometria de la reacción global, por cada tonelada de cobre depositada en los cátodos, Se generan
:
Se descomponen : Se consumen :
1 T Cobre metálico 1,54 T ácido sulfúrico 0,25 T oxigeno (5,6 Nm3) 0,28 T agua 1900 - 2300 kw/h (costo : +/- 20$pesos / kw/h)
Como se ha mencionado, en la EW se deposita el cobre sobre una plancha llamada cátodo. Este cátodo puede ser: • una hoja hoja de de acero acero inoxi inoxidabl dable e (tecn (tecnolog ología ía de cátodos cátodos perman permanent entes) es) o • una lámin lámina a de cobre cobre de alta alta pureza pureza (lámi (lámina na de parti partida, da, tecno tecnolog logía ía tradi tradicio cional) nal)
Esquema de un cátodo de acero inoxidable Equi Equiva vale lent ntem emen ente te,, en vez vez de util utiliz izar ar una una planc plancha ha de acero acero inox inoxid idabl able e para para depositar el cobre en solución, se puede utilizar una lamina de cobre muy delgada llamada “lamina de partida” (tecnología tradicional), la que sirve como cátodo y sobre la que se adhiere el cobre en solución, una vez energizada. La principal diferencia diferencia respecto de la utilización utilización de la plancha de acero inoxidable inoxidable (tecnología de cátodos permanentes), es que en esta lamina inicial pasa a formar parte del cátodo de cobre final, mientras que en el caso del uso de tecnología de cátodos permanentes, este es reutilizado en numerosos ciclos catódicos.
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Por ejemplo, en Chuquicamata, las láminas de partida son generadas en el proceso de electrorefinación sobre cátodos de titanio en el área de refinería. Estas láminas son de alta pureza en cobre (99,99% Cu). En el proc proces eso o de EW, a vece vecess es nece necesa sari rio o agre agrega garr otra otrass sust sustan anci cias as denomi denominada nadass aditivo aditivoss (como (como por ejempl ejemplo o sulfat sulfato o de cobalt cobalto o y guarfl guarfloc), oc), que permiten mejorar los resultados del proceso, ya que es importante que el depósito crezca y engruese libre de rugosidades, poros y dendritas. En general existen tres tipos de aditivos: • Nivelantes • Abrillantadores • Regu Regula lado dore ress del del tama tamaño ño de gran grano o Los nivelantes redistribuyen el voltaje sobre la superficie catódica Los abrillantadores mejoran la presentación del depósito Los reguladores del tamaño de grano mejoran las condiciones energéticas, logrando tasas de nucleación y crecimiento específicas Estos tres aditivos deben ser evaluados antes de proceder a su incorporación en plantas, plantas, dado que pueden afectar los procesos aguas arriba, como la SX. En SX, la presencia de algunos aditivos afecta negativamente la separación de fases y con ello aumentan los arrastres. Estos aditivos o suavizadores se adsorben sobre el cátodo, aumentando así el sobrevol sobrevoltaj taje e de la reacci reacción ón catódic catódica, a, facili facilitan tando do la nuclea nucleació ción. n. Tambié También n los inhibidores se adsorben en sitios preferenciales, inhibiendo el crecimiento de las dendritas. Esto trae consigo la disminución de cortocircuitos y de contaminación catódica por contacto entre electrodos contiguos. Si nos referimos referimos al electrolit electrolito, o, este es una solución ácida de sulfato de cobre que contiene entre 30 y 50 g/l de Cu 2+ y 130 a 160 g/l de H 2SO4; la temperatura de trabajo es del orden de 40°C. En cuanto a la densidad de corriente, esta se mantiene entre 250 y 300 A/hm 2, para tener la producción más alta posible compatible con una buena calidad del depósito. Resp Respec ecto to a los los elec electr trod odos os,, no todo todoss los los elec electr trod odos os pose poseen en las las mism mismas as características físicas y eléctricas que permiten que un proceso industrial de EW sea económicamente sustentable. Por ejemplo, en la siguiente tabla se aprecian distintos tipos de metales que son incorporados a procesos de EW en calidad de cátodos o ánodos:
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Metal Antimonio Antimonio Cadmio Cobalto Cobalto Cobre Cromo Galio Manganeso Niquel Oro Plata Teluro Zinc Zinc
Electrolito NaOH NaOH+N +Na2 a2S S Sulfato Sulfato Sulfato Sulfato Sulfato NaOH Sulfato Sulfato Sulfato Sulfato NaOH Sulfato NaOH
TºC 50 25 50 65 50 50 65 75 45 35
pH 7 1,5 0,8
Ánodo Pg-Ag Pb-Sb-Ag Pb-Ca-Sn Pb-Ag
7,2 3,5 11
Pb-Ag Pb-Sb Acero
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Acero Pb-Ag
Cátodo Acero Aluminio Ac . inox Acero Ac. inox Ac. inox Ac. Inox Ac. Inox Níquel Lana ac. Plata Ac. Inox Aluminio Ac. inox
En electrolitos de acido sulfúrico y sulfato se pueden utilizar ánodos de aleación de plomo. Por ejemplo, algunas aleaciones posibles son: • Pb-Sb • Pb-Sb-Ag • Pb-Ca • Pb-Ca-Sb • Pb-Sr Este tipo de ánodos insolubles, laminados en caliente, permite La descomposición del agua, según la reacción de oxidación: H2O => 1/2 O 2 + 2H+ + 2e-El plomo en estas soluciones se corroe y oxida, formando una capa exterior de oxido de plomo (βPbO2). La reacción es: Pb + O2 = PbO2 En cada celda, los cátodos (1 m 2) se posicionan entre dos ánodos de plomo aleado y permanecen alrededor de 6-7 días recibiendo cobre en sus dos caras, logrando cosechar un peso de 45 a 55 kg de cobre catódico por cara. Los cátodos cosechados posteriormente se someten a las operaciones de lavado, despegue de las láminas de cobre, encerado del borde inferior y retorno a la celda. - Celdas Celdas Scaven Scavenger ger Tienen como objetivo servir como barrera al avance del electrolito contaminado con arrastres de orgánico a las celdas comerciales. Como estas celdas cumplen 23
una función de limpieza se les denomina también celdas de sacrificio y los cátodos de cobr cobre e semb sembra rados dos en ello elloss son de regul regular ar cali calida dad d dada dada la prese presenc ncia ia de orgánico.
Calidad de los cátodos producidos La EW, como etapa final del proceso Hidrometalúrgico, tiene entre sus objetivos prod produc ucir ir cáto cátodo doss de cobr cobre e de alta alta pure pureza za para para maxi maximi miza zarr los los resu resultltad ados os económi económicos cos de venta venta del product producto. o. Los proceso procesoss LX/SX/ LX/SX/EW EW han lograd logrado o un desarrollo y potencialidad para producir cobre de alta pureza con una calidad superior o similar al cobre electrorefinado. El cátodo “grado A” contiene más de 99,96 % Cu. En gener general al,, los los cáto cátodo doss elect electroo roobt bten enid idos os prod produci ucidos dos por medi medio o de SX/E SX/EW W presentan bajos niveles de impurezas de baja tolerancia, como son los elementos: arsénico (As), selenio (Se), bismuto (Bi) y antimonio (Sb). Las impurezas que más problemas presentan son el plomo (Pb), azufre (S) y fierro (Fe). Los niveles de estas últimas impurezas en los cátodos, están influenciadas significativamente por la práctica operacional empleada en las plantas de electroobtención. Debemos tener presente que tanto el plomo como el azufre, son elementos que obligatoriamente deben estar en la celda para el funcionamiento del proceso. El primero es el principal constituyente del ánodo que se ubica cercano al cátodo, y el azufre es uno de los elementos del ácido sulfúrico y de los iones sulfatos que se encuentran disueltos en el electrolito. La calidad química de los cátodos está ligada fuertemente a la calidad física o apariencia presentada por el deposito; estableciéndose en la práctica operacional, que un deposito deposito liso, denso y coherente, coherente, presenta mejor calidad química que otro rugoso, poroso e incoherente. Eso se debe a que, en el primer caso, la solución que contiene iones sulfatos y partículas de plomo, no queda trampeada en posibles huecos del depósito.
Efecto de las impurezas en EW 1.- Efecto del ión cloruro Sobre los electrodos: a) Favo Favore rece ce la corrosi corrosión ón tipo picadur picadura a o pitt pitting ing en el cuerpo cuerpo de los los cátodo cátodoss permanentes de acero inoxidable. h) Contamina Contamina las asas de las láminas iniciales iniciales i) Provoca Provoca corrosió corrosión n del ánodo ánodo insolubl insoluble e Sobre el electrolito: En este caso se debe controlar y eliminar, solo hasta un valor crítico, ya que el cloruro también tiene un efecto positivo en la EW del cobre. Una concentración 24
adecuada (entre 15 y 25 ppm) actúa como afinador del depósito o afinador de grano, o sea, favorece la formación de depósitos mas compactos. Dentro de los métodos para bajar la concentración de cloruro en el electrolito se tiene: dilución, equipos de filtración, uso de reactivos (oxidante energético, agente precipitante) y aumento en la densidad de corriente. 2.- Efecto del Fe disuelto En la actualidad los extractantes utilizados en SX son tan selectivos que el traspaso de fierro a EW es limitado. En general la presencia de fierro afecta los parámetros operacionales, pero no la calidad catódica, el principal parámetro afec afecta tado do es la efic eficie ienc ncia ia de corr corrie ient nte e (ya (ya que que cons consum ume e corr corrie ient nte) e).. Baja Bajass concentraciones de fierro (1 a 1,5 gpl) tienen un efecto positivo, ya que permiten una acción corrosiva sobre el depósito mejorando su homogeneidad, y además permite mantener bajo control a contaminantes como el manganeso. 3.- Efecto del azufre El azufre es una impureza recurrente en EW 4.- Efecto del plomo El plomo constituye un importante elemento que afecta negativamente la calidad del cátodo de cobre. La presencia de plomo en el cátodo es por incorporación externa externa y no por una reacción reacción de depositación. depositación. Su origen tiene lugar en el uso de ánodos de plomo en EW. En general, la presencia de plomo se manifiesta en pequeños puntos de color negro o bien en laminillas depositadas preferentemente en las zonas inferiores del cátodo de cobre. 5.- Efecto del manganeso El manganeso es el responsable del deterioro del film protector PbO 2 del ánodo. Esto provoca una corrosión del ánodo y un aumento de la cantidad de borra de plomo existente en la celda electrolítica. 6.- Efecto del cobalto La presencia de sales de cobalto influyen positivamente sobre la calidad del producto anódico PbO2 y mejoran la calidad del depósito catódico. La acción del cobalto se resume en: disminución de la tasa de corrosión del ánodo, menor consu consumo mo de ener energí gía a por por dism dismin inuc ució ión n del del sobre sobrepot potenc encia iall neces necesari ario o para para la reacción, reacción, el oxido de plomo catalizado catalizado adquiere adquiere mejor consistencia, consistencia, adherencia y estabilidad.
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7.- Efecto del nitrato El principal efecto efecto del nitrato nitrato no es sobre EW, sino sobre el extractante extractante en SX. El nitrato envenena las oximas, produciendo la nitración de estas, despotenciando la capacidad extractiva. 8.- Efecto de aditivos orgánicos Según Según algunas algunas invest investigac igacion iones, es, los compue compuesto stoss orgánic orgánicos os afecta afectaría rían n la capa protectora de oxido de plomo de los ánodos. En los aditivos orgánicos están presentes el carbono y el hidrogeno, los que afectarían la calidad del cátodo 9.- Efecto del ambiente Teniendo en cuenta que el tiempo transcurrido entre la salida del cátodo desde la planta de EW hasta la llegada al cliente puede tardar un par de meses y que dura durant nte e el alma almace cena nami mien ento to y tran transp spor orte te,, los los cáto cátodo doss está están n some sometitido doss a condiciones de corrosión atmosférica en el propio ambiente industrial y luego al ambiente salino, una vez en puerto y durante el traslado vía marítima, es que debe tenerse presente este importante punto. Pero no solo es el cátodo quien sufre alteraciones por efecto ambiental. Los zunchos pueden presentar notorios indicios de corrosión. Un control puede ser el mantener bajo lona el producto durante su permanencia en el área industrial o durante su almacenamiento en puerto. El lavado constituye otro mecanismo externo para controlar la depositación de sales no deseadas sobre el cobre.
Esquema cíclico (Concepto de anillos) del proceso de Cu lixiviación - extracción por solventes - electroobtención 26
TRATAMIENTO DE MINERALES DE ORO Introducción El oro es un metal muy noble, es decir, difícilmente oxidable. En la naturaleza, el oro se encuentra sobretodo al estado nativo, diseminado en rocas cuarzíferas, en vetas auríferas y en los depósitos aluvionales o placeres, provenientes de la desagregación de estas rocas. El oro se encuentra asociado principalmente a los minerales de plata y cobre. El se encuentra a menudo también asociado a minerales de fierro, plomo-zinc y sulfoarseniuros más complejos. El contenido de oro en los minerales varía enormemente; pero, normalmente se explota minerales que tienen una ley de entre 1 y 10 g/t. El tratamiento de los minerales de oro se hace, en términos generales, mediante los procesos clásicos de flotación, concentración gravitacional y cianuración, como se muestra en la siguiente figura.
Cu, Au, Ag, polimetálicos
FLOTACION Au grueso
Au, Ag Concentrado mixto , CIANURACION
FUSION CONCENTRACION GRAVITACIONAL
PRECIPITACION O ADSORCION REFINACION electrolítica Cu
Barros anódicos
Precipitado o cátodo
Concentrado
FUSION
Barra de metal dore
Esquema simplificado de procesos clásicos de tratamiento de minerales de oro.
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La producción mundial de oro ha sido estimada en 2010 T (1990), equivalente a 24 billones de dólares, de los cuales un 72 % (1989) se recupero por cianuración. Los principales países productores de oro son: País Sud Africa USA URSS Australia Canadá Brasil China Chile Otros Total Mundo
Producción (1990) (T/año) (%) 600 30 300 15 280 15 210 10 170 8 90 4 90 4 60 3 210 9 2010 100
Las reservas mundiales de oro han sido estimadas en 74.000 T (1990), de los cuales Sud Africa posee alrededor del 50 %. País Sud Africa USA URSS Brasil Otros Total Mundo
Reservas (1990) (%) 50 12 12 12 14 100
En la actualidad, la mayor parte de los minerales de oro en el mundo son tratados mediante mediante el proceso de cianuración, cianuración, en sus diferentes técnicas de lixiviació lixiviación: n: por agit agitaci ación ón,, en pila pilas, s, y dife difere rent ntes es proces procesos os de recup recuper eraci ación ón del del oro oro lixi lixivi viad ado: o: precipitación con polvo de zinc o recuperación mediante carbón activado. Nuev Nuevas as tecn tecnol olog ogía íass para para el trat tratam amie ient nto o de mine minera rale less de oro, oro, llam llamad ados os “refractarios”, se han desarrollado o están en estado experimental, pilotaje, o ya se encuent encuentran ran en aplicac aplicación ión indust industria rial.l. Entre Entre éstas, éstas, se encuent encuentran ran los proceso procesoss biohidrometalúrgicos aplicados al oro.
Descripción del proceso de Cianuración Las opera operaci cion ones es para para la recup recupera eraci ción ón del del oro oro medi mediant ante e el uso uso de cianu cianuros ros alcalinos (sodio o potasio) se viene aplicando desde casi un siglo con mucho éxito. Aunque en el pasado se decía que las operaciones de cianuración estática no 28
tenían altas recuperaciones los hechos demuestran que cuando el oro es liberado recu recupe pera raci cion ones es meta metalú lúrg rgic icas as acep acepta tabl bles es son son obte obteni nida das. s. Así Así aunq aunque ue en operaciones de cianuración por agitación alcanzan recuperaciones de más de 90%, también se alcanzan similares recuperaciones en plantas de cianuración Vat Leaching con tiempos de tratamiento más prolongados. En gene genera ral,l, desd desde e el punt punto o de vist vista a oper operat ativ ivo, o, se podr podría ían n clas clasifific icar ar las las operaciones de cianuración en dinámicas y estáticas, dependiendo si el material sólido es sometido a movimiento o no. En casi todos los casos la extracción de los metales disueltos suele hacerse mediante la precipitación por reducción iónica, esto es por reemplazo del oro por otro metal como el zinc. Así desde hace mucho tiempo se le extrae por el uso de polvo de zinc (método Merrill Crowe) que requiere de la condición básica de desoxigenación mediante el uso de una torre de vacío. Otro método para la extracción de los metales disueltos es el uso de carbón activado por adsorción. Esto es posible por el contacto de la solución con el carbón en columnas c olumnas
Tipos de lixiviación 1.- 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 cianurada por tiempos tiempos que van desde las 6 hasta las 72 horas. La concentración de la solución cianurada esta en el rango de 200 a 800 ppm (partes por millón equivale equivale a gr de cianuro por metro cúbico de solución). El pH debe ser alto, entre 10 y 11, para evitar la perdida de cianuro por hidrólisis (generación (generación de gas cianhídrico, CNH, altamente altamente venenoso) venenoso) y para neutralizar neutralizar los componentes ácidos de la mena. Para evitar lo anterior se usa cal, para mantener el pH alcalino. Se adiciona lo necesario para mantener la concentración en la solución por encima 100 gr/m 3. La velocidad de disolución del oro nativo depende entre otros factores, del tamaño de la partícula, grado de liberación, contenido de plata. Es la práctica común, remover el oro grueso (partículas de tamaño mayores a 150 mallas o 0,105 mm), tanto como sea posible, mediante concentración gravitacional antes de la cianuración, de manera de evitar la segregación y pérdida del mismo en varias partes del circuito. Es de suma importancia, aparte de determinar la naturaleza de los minerales de oro, poder identificar identificar la mineralogía mineralogía de la ganga, ya que esta puede determinar determinar la efectividad o no de la cianuración. Esto por que algunos minerales de la ganga pueden reaccionar con el cianuro o con él oxigeno, restando de esa manera la presencia presencia de reactivos necesaria para llevar adelante la solubilizaci solubilización ón del oro. Se realizan ensayos a escala laboratorio, con el objeto de determinar las condiciones optimas para el tratamiento económico y eficiente de la mena. Las variables a determinar son las siguientes: - Consumo de cianuro por tonelada de mineral tratado. 29
• • • • •
Consu Consumo mo de de cal cal por por tone tonela lada da de de mine mineral ral trat tratado ado.. Opti Optimo mo gra grado de moli molien enda da.. Tiempo Tiempo de conta contacto cto,, ya sea en la lixi lixivia viació ción n por agitac agitación ión como como en la lixiv lixiviac iación ión por percolación. Concent Concentraci ración ón más más conv convenie eniente nte del cianuro cianuro en la la soluci solución. ón. Dilu Diluci ción ón más más adec adecua uada da de de la la pulp pulpa. a.
2.- Lixiviación en pilas La cianuración en pilas es un método que ya sé esta aplicando con regularidad en varios yacimientos a nivel mundial, para procesar minerales de oro y plata de baja ley, se aplica también en yacimientos del tipo hidrotermal en la zona oxidada, es decir vetas de alta pero de volumen pequeño, generalmente explotados por la pequeña minería. La cianuración en pilas es una lixiviación por percolación del mineral acopiado sobre una superficie preparada para colectar las soluciones Este método es bastante antiguo y se lo utilizaba para lixiviar minerales de cobre y uranio. Si bien este método fue concebido para explotar grandes depósitos de oro de baja ley, se lo usa también para depósitos de pequeño volumen y de alta ley, debido a sus bajos costos de capital y operación. Su flexibilidad operativa permite abarcar tratamientos que pueden durar semanas, meses y hasta años dependiendo del tamaño del mineral con que sé este trabajando. El mineral fracturado se coloca sobre un piso impermeable formando una pila de una cierta altura sobre la que se esparce una solución de cianuro diluida, la que perc percol ola a a trav través és del del lech lecho o diso disolv lvie iend ndo o los los meta metale less prec precio ioso soss fina finame ment nte e diseminados en la mena. La solución enriquecida de oro y plata se colecta sobre el piso impermeable, dispuesto en forma ligeramente inclinada que hace que fluya hacia la pileta de almacenamiento, desde ahí se alimenta el circuito de recuperación. Este circuito de recuperación de oro y plata, desde las soluciones cianuradas diluidas diluidas las que contienen los metales nobles en solución, puede ser de dos tipos preferentemente, a saber: • Prec Precip ipititac ació ión n con con Carb Carbón ón act activ ivad ado o • Ceme Cement ntac ació ión n de de oro oro con con Zin Zinc. c.
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Reacciones de la cianuración La reacción de disolución del oro por el cianuro, conocida como la ecuación de Elsner (1850), es: 4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O O 4 Au(CN)2- + 4 OHEs la resultante de 2 reacciones electroquímicas que se producen simultáneamente. a) La reacción de oxidación oxidación del oro en medio medio cianuro, que se produce produce en un sitio anódico, de polaridad negativa: Au + 2 CN- => Au(CN)2- + eb) La reacción de reducción reducción del oxígeno oxígeno disuelto disuelto en la solución, que que se produce en un sitio catódico, cuya polaridad es positiva: O2 + 2 H2O + 4 e- => 4 OH -
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SOLUCION O2 ► OH-
Esq uem a de ^. Au(CN)2 ^. Au(CN)2CN-
disol ució n del oro en medi o cian uro Las mejores condicion es termodin ámicas para disolver el oro son: j) Pr esi ón pa rci al de oxí ge no ele va da k) Co nc en tra
ció n de cia nu ro ele va da l) Co nc en tra ció n de ion es O Hbaj a (p H m od er a m en te alc ali no ) Sin embargo, las condicion es industrial es de cianuraci ón son: m)Pr esi ón
pa rci al de oxí ge no co nst an te (0, 21 at m) n) Co nc en tra ció n de cia nu ro baj a o)pH ele va do Esta s dos últim as cond icion es son para evita r la hidr ólisi s del cian
uro y su post erior volat iliza ción, segú n la reac ción: CN+ H2 O => HC N+ OH-
Práctica de la cianurac ión Debi do a la gran varie dad de mine rales de oro, exist e una multi tud de form as de pon er en
prác tica la cian uraci ón de mine rales de oro, en com bina cion es con otro s proc esos tales com o conc entr ació n gravi métr ica, flota ción, amal gam ació n, preo xida ción, etc. Hay tres tipos de minerale s: F ee r milllin
g C o m p l e j o s R e f r a c t a r i o s
Muy aptos a la cianur ación Neces itan pretrat amien tos y/o opera ción especi ales Impos ibles o muy difícile s de cianur ar
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Comparación entre la cianuración por agitación y cianuración en pilas (valores típicos)
Tipos de minerales Granulometría mineral pH concentración NaCN Oxígeno tiempo de cianuración Etapas complementarias Costo Recuperación de oro Procesos de recuperación de oro asociados
CIANURACION POR AGITACION Varios
CIANURACION EN PILAS Oro asequible a las soluciones sin moler 80 % < 150 a 45 |j.m 1” 9.5 a 11.5 9.5 a 11.5 (CaO) <1 g/l < 0.3 g/l burbujas aireación natural horas – días meses Lavado por decantación en Aglomeración contracorriente Decantación de los sólidos alto bajo 70 -90 % 50 - 80 % Merryll-Crowe Merryll-Crowe Carbón activado Carbón Carbón activado en pulpa (CIP) Resina en pulpa (RIP) Carbón en lixiviación (CIL) Resina en lix. (RIL)
Operación de Cianuración Estática Se podría definir como aquellas operaciones en las que el material sólido que se procesa no es sometido sometido a movimiento, movimiento, es decir que durante durante el proceso el mineral o relave se mantiene estático. En este tipo de proceso el costo operativo suele ser bajo dado que el gasto de energía es relativamente bajo.
Operación de Cianuración con Vat Leaching Es una típica operación metalúrgica, si bien existen algunas diferencias operativas mínimas, en general estas operaciones tienen patrones típicos. Por ser esta una oper operac ació ión n adecu decua ada a la mine minerí ría a de peque equeña ña esca escala la se le desc descri ribi birá rá detalladamente: Chancado El mineral procedente de la mina es chancado con el uso de chancadoras de quijadas (mandíbulas) o manualmente hasta conseguir un tamaño adecuado, de aprox aproxim imad adam ament ente e ¾”. ¾”. Como Como tamb tambié ién n es posibl posible e proce procesa sarr relav relaves es de amalgamación, en este caso el chancado es innecesario. Molienda El mineral chancado es introducido en molinos de bolas, una vez cargado es cerrado y se realiza la molienda en seco durante una hora y media 33
aproximadamente. Concluida la molienda el molino es descargado y el mineral pulverizado (polveado) es dispuesto en la zona de aglomeración. Una molienda adecuada de cualquier mineral sería aquella en la que se haga la operación en forma forma cont contin inua ua (con (con entr entrad ada a y sali salida da del del mine mineral ral en form forma a simu simultltan anea) ea) mediante el uso de agua, porque además se tendría una granulometría ideal (tamaño de partícula medido en malla Tyler), por ejemplo para la cianuración suele ser 80% de las partículas de mineral a malla -200. Pero, esta calidad de molienda no solo se obtiene por el uso de agua para arrastrar las partículas finas sino porque un sistema de molienda continúo cuenta con equipos de clasificación, de manera tal que las partículas que no alcanzaron el tamaño adecuado (las más grandes) regresen al molino para ser remolidas. Uno de los sistemas mas apropiados de clasificación es aquel que usa hidrociclones. Tamb Tambié ién n es posib posible le la moli moliend enda a en seco seco en form forma a cont continu inua a medi mediant ante e la aplicación de aire, este tipo de molienda es típica de la molienda de minerales no metálicos en los que no se puede usar agua. En este caso la clasificación se hace mediante el uso de ciclones que funcionan con aire. Aglomeración El mineral o relave seco es mezclado con cemento y cal (para dar alcalinidad prote protect ctora ora), ), en gener general al el cons consum umo o de ceme cement nto o osci oscila la alre alrede dedor dor de 12 kilogramos por TM de mineral o relave, la cal dependiendo de la acidez del mineral, en alrededor de un kilogramo por TM de mineral o relave. Una vez efectuada una primera mezcla, que en general se hace manualmente, se procede a humedecer la mezcla con la solución de cianuro concentrada que suele ser de alrededor del 80% de todo el cianuro a usarse en el tratamiento; el otro 20% se suele terminar de agregar durante los siguientes días de la operación. En esta etapa de aglomeración es posible hacerla manualmente o usando un aglomerador cilíndrico por cuyo interior se adiciona la solución concentrada de cianuro. El material aglomerado es depositado en la poza de lixiviación, siempre teniendo cierto cuidado de no dañar los “pellets” de material a ser procesado. Curado No es otra cosa que un reposo de la pulpa, es decir el material con los reactivos reactivos ya aglomerado, aglomerado, en esta etapa lo que se hace es dejar el material en reposo para que ocurra la reacción de disolución del oro, y que se dan en un ambiente con presencia de oxigeno (aeróbico), pero también para que el cemento y la cal actúen con las arcillas y los “pellets” tomen consistencia. Generalmente el tiempo de reposo no es más de 24 horas desde que se conc conclu luyyo el llen llenad ado o de la poza poza,, y es en esta esta etap etapa a dond donde e se diso disolv lver erá á alrededor del 90% de todo el oro que se ha de disolver durante toda la operación. Solo un 10% se disolverá en el resto del tiempo de la operación. Tomar en cuenta que no se trata del oro total contenido en el material, sino de solo aquel que se ha de disolver.
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Riego Esta etapa consiste en riegos sucesivos para extraer el oro disuelto (y disolver alrededor del 10% del total soluble), los riegos son necesarios para disminuir la concentración del oro de la solución, solución que es retenida en el mineral aglomerado aglomerado como humedad, esta humedad del material material es alrededor alrededor de 18%. La concentración de cianuro de sodio para el caso de Cerro Rico considerar del 1% al 2%. Lo que se ha de buscar con los sucesivos riegos es llevar la concentración del oro en soluciones a menos de 1,0 mg/L, o hasta donde sea disminuirla rentablemente. Se suele hacer entre 12 y 15 riegos con la solución que recircula en circuito cerrado. Adsorción/desorción La solución que recircula a contracorriente lo hace a través de columnas de carbón activado en lecho fluidizado, generalmente el carbón necesario se distribuye en 2 a 4 columnas de hierro o PVC. Se usa carbón activado granulado granulado de una malla adecuada con capacidades capacidades de adsorción adsorción operativa de alrededor de 5 o 6 gr Au/Kg de carbón. Lo adecuado es cosechar las 3 ó 4 primeras columnas ya que la última concentra muy poco metal por lo que es conveniente usarla en el siguiente proceso.
Principales factores que afectan la disolución del oro Tamaño de la partícula Cuando en minerales se encuentra oro libre grueso, la práctica usual es separarla por medios gravimétrico, antes de la cianuración, de lo contrario, las part partíc ícul ulas as grues gruesas as no podrá podrán n ser disu disuel elta tass comp comple leta tame ment nte e en el tiem tiempo po disponible para llevar a cabo el proceso de cianuración. Otra práctica práctica para reducir reducir el tamaño de las partículas de oro, es la molienda y clasificación de los minerales de oro en circuito cerrado, donde las partículas de oro grueso son reducidas de espesor y quebrantadas, logran rebosar del clasificador. Concentración de Cianuro y Oxigeno Hay variaciones muy grandes en la fuerza de la solución que provoca la máximo velocidad de disolución del oro, probablemente debido a la variedad de las técnicas empleadas. Usualmente el factor restrictivo que gobierna la velocidad de disolución del oro es la concentración de oxígeno en la solución en contacto con el oro. Barsky, Swalson y Heddley comprobaron mediante pruebas realizadas, que la concentración de la solución para una rápida disolución es de 0,05% de NaCN. Temperatura El suministro de calor a la solución de cianuro en contacto con oro metálico, produ produce ce fenó fenóme menos nos opues opuesto toss que que afect afectan an la velo veloci cida dad d de diso disolu luci ción ón.. El incremento de la temperatura aumenta la actividad de la solución, 35
incrementándose por consiguiente la velocidad de disolución del oro, al mismo tiempo, la cantidad de oxígeno en la solución disminuye porque la solubilidad de los gases decrece con el aumento de la temperatura. En la práctica el uso de soluciones calientes para la extracción del oro, resulta desventajosa por el elevado costo, por lo que usualmente, se lixivia a temperatura ambiente. La Alcalinidad de la Solución- pH El uso de la cal (en solución) para mantener un pH de 10,5 a 11 (alcalinidad protectora) cumple las funciones de: • Evit Evitar ar pérd pérdid idas as de cia cianu nuro ro por por hidró hidrólilisi sis: s: NaC NaCN N + H2O = HCN + NaOH, haciendo que la reacción sea favorecida hacia la izquierda, • Prevenir Prevenir o evitar evitar las las pérdi pérdidas das de cianuro cianuro por por acción acción de de dióxid dióxido o de carbon carbono o del aire: 2NaCN + CO 2 + H2O= 2 HCN + Na 2CO3
Purificación y concentración de la solución cianurada De la solución cianurada, el Au y Ag pueden ser recuperados usando uno o más de los siguientes procesos: p) Adsorción Adsorción con carbón activado. activado. q) Cementación con polvo de zinc (Proceso Merril-Crowe). Merril-Crowe). r) Electr Electrode odepos posita itació ción. n. s) Intercambio Intercambio iónico. iónico. Des Desde los años años 80, 80, la adso adsorc rciión sobre obre carb carbón ón act activad ivado o es un proc proces eso o universalmente empleado para obtener una solución más pura y concentrada de oro, de forma similar a la SX en lixiviación de cobre. El oro se adsorbe sobre el carbón a partir de una solución diluida, y se hace su elución en una solución mucho más concentrada y pura antes de precipitarlo. En algunas plantas, no se hace esta etapa de purificación - concentración, y se realiza la cementación de oro con zinc (Proceso Merril-Crowe) directamente a partir de la solución diluida.
a) Adsorción con carbón activado El carbón activado debido a su gran área superficial 500-1500 m 2/gr y por su gran porosidad, tiene una alta capacidad adsorbente, lo que hace posible su aplicación en la Industria Metalúrgica. El carbón activado, se fabrica calentando materiales orgánicos (carbón, madera, cáscaras de coco, etc.) hasta temperaturas de 700-1000°C en una atmósfera controlada, de vapor de agua, dióxido de carbono y/o oxígeno. Son de estructura granular, siendo más aptos los fabricados a partir de cáscara de coco, debido a su dureza, que lo hace más resistente a la ruptura por abrasión y tienen una mayor capacidad de adsorción que otros carbones activados. 36
Los poros pueden ser clasificados según su tamaño característico: • • •
Macroporos Mesoporos Microporos
x > 100-200 nm 1,6 < x < 100-200 nm x < 1,6 nm
Las propiedades más importantes del carbón activado son: • la capa capaci cida dad d de de adso adsorc rció ión n • la velo veloci cida dad d de de ads adsor orcción ión • la dureza dureza y res resis iste tenci ncia a a la abras abrasió ión n • la caract caracterí eríst stic icas as de reac reactitiva vaci ción ón • el tamaño. Por su gran gran supe superf rfic icie ie espec específ ífic ica a y sus sus caract caracterí eríst stic icas as quím químic icas, as, el carbó carbón n activado es capaz de adsorber al oro presente en solución, según mecanismos diversos, pero en los cuales predominaría la adsorción en asociación con un catión metálico tal como el Ca 2+: Mn+ + n Au(CN) 2- <^> <^> Mn+[Au(CN)2-]n
(adsorbido)
FENO FENOME MENO NO DE ADSO ADSORC RCIO ION: N: Se defi define ne como como la adhe adhesi sión ón de sust sustanc ancia iass disueltas en la superficie de sólidos, con los cuales se hallan en contacto. La adsorción puede deberse a causas físicas (fuerzas coulómbicas, hidrofobicidad, etc.). También puede ocurrir adsorción química, la que se manifiesta a través de una interacción química con las moléculas de la superficie del sólido.
Técnicas de Adsorción La tecnología del uso del carbón activado comprende 3 técnicas de aplicación que son: el carbón en pulpa (CIP), el carbón en columna (CIC) y el carbón en lixiviación (CIL). La técnica de adsorción varía dependiendo del tipo de cianuración:
CIC: Aplicable a soluciones claras salientes de lixiviación por percolación en bateas o pilas, normalmente en varias etapas y en contracorriente. CIP: Aplicable a pulpas salientes de cianuración por agitación, se trata sin sepa separa raci ción ón sóli sólido do/l/líq íqui uido do,, en tanq tanque uess sepa separa rado doss en vari varias as etap etapas as y en contracorriente. CIL: Consiste en adsorber el oro en carbón durante y no después de la lixiviación, llevándose a cabo la misma en los mismos estanques lixiviadores, pero moviendo el carbón en contracorriente con la pulpa de mineral.
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Consideraciones en el uso del Carbón activado En el empleo de carbón activado se deberá tener las siguientes consideraciones: - Se recomienda recomienda un pH de 10,0, debajo de estos estos niveles, el cianuro cianuro se hidroliza, hidroliza, ocasionando pérdidas y problemas de contaminación ambiental pero si el pH es demasiado, la carga de oro en el carbón se ve gravemente afectada. - Las Las part partíícula culass finas inas de carb carbón ón apor aporttan una una ciné cinéti tica ca más más rápi rápida da,, pero pero probablemente ellas causan una alta caída de presión en las columnas. • La capa capaci cida dad d de carga carga de oro en el carb carbón ón acti activa vado do decrec decrece e a medida medida que la la temperatura es aumentada, por lo que se trabaja a temperaturas ambientales. • En las las colum columna nass la altura altura de de la capa capa de carbón carbón con con repos reposo o no sería sería más más de tres veces el diámetro de la columna.
Otras aplicaciones del carbón activado en metalurgia extractiva •
Adsorc Adsorció ión n de react reactiv ivos os de flot flotaci ación ón • Modifi Modificado cadorr del poten potencia ciall oxidant oxidante e de una pulpa pulpa o soluci solución ón (reduct (reductor). or). Por Por 2 ejemplo para no degradar el HS- y S - en flotación • Cata Cataliliza zado dor, r, por por eje ejemp mplo lo de de la redu reducc cció ión n del del Fe+3 con SO2. • Elimin Eliminaci ación ón de conta contamin minant antes es orgáni orgánicos cos en solu solucion ciones es de SX, agua aguas, s, etc. etc. 2 • Adsorci Adsorción ón de de iones iones metáli metálicos cos:: compl complejo ejoss Au(CN) Au(CN)22- y Ag(CN)2 Ag(CN)2 -, U, metales pesados en aguas.
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b) Cementación con polvo de Zinc (Proceso Merril-Crowe) La cementación con zinc es uno de los procesos utilizados para la recuperación de oro metálico a partir de las soluciones concentradas provenientes de la elución del carbón activado. La cementación con zinc todavía se aplica directamente a la solución diluida proveniente directamente de la etapa de lixiviación cuando: t) Los mine minera rale less cont contie iene nen n mucha mucha plata plata (Ag), (Ag), la que que satu saturar raría ía rápida rápidame ment nte e el carbón activado. u) Minerales con altos contenidos de arcillas u otras especies que interfieren con la adsorción sobre carbón activado. v) Operaciones Operaciones a pequeña pequeña escala escala La concentración de metales es una alternativa muy eficiente y aplicativa en la metalurgia del oro, esta se basa en la sustitución del zinc por el oro disuelto en las soluciones de cianuro, formando un precipitado o cemento que luego será tratado por métodos pirometalúrgicos a fin de obtener el metal doré. La adición de sales solubles de plomo, el uso de zinc en polvo y la desoxigenación de la solución rica en oro oro (pre (pregn gnan ant) t) fuer fueron on inco incorp rpor orad ados os en una una técn técnic ica a indu indust stri rial al para para la recuperación del oro de las soluciones cianuradas, el proceso Merril – Crowe, desarrollado en Estados Unidos. El proceso consisten cuatro etapas básicas: 1.- Clasificación de la solución de cianuro 2.Desoxigenación 3.- Adición de zinc en polvo y sales de plomo 4.- Recuperación del precipitado zinc-oro
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Los requisitos fundamentales para una eficiente cementación del oro a partir de soluciones cianuradas con la adición de zinc en polvo son las siguientes: • Esta Estarr clas clasifific icada ada con con meno menoss de 5 ppm ppm de sól sólido idos. s. • Esta Estarr deso desoxi xige genad nada a hast hasta a 1 ppm ppm de de oxíg oxígeno eno.. • Tene Tenerr conce concent ntrac ración ión de cia cianur nuro o libre libre adecu adecuad ada. a. • Tener Tener un un pH en el el rango rango de de 9 a 11 (con (con una una adecu adecuada ada adici adición ón de de cal). cal). • Cont Contene enerr una una adecu adecuada ada canti cantida dad d de sal sales es de de plom plomo. o.
c) Electrodepositación de oro La electrodepositación o electroobtención es el otro de los procesos utilizados para la recuperación de oro metálico a partir de las soluciones concentradas provenientes de la elución del carbón activado. - Semi - reacción catódica •
Redu Reducc cció ión n cat catód ódic ica a del del oro oro Au(CN)2- + e- o Au + 2 CN-
•
Reducc Reducción ión de otros otros metale metales: s: Hg Hg , Pb, Pb, Ag, Ag, Cu, Cu, Ni, Ni, Co, Co, .... ....
•
Redu Reducc cció ión n de de ag agua y ox oxígen ígeno o O2 + 4 H+ + 4 e- o 2 H2O y 2 H2O + 2e- o H2 + 2 OH-
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- Semi-reacción Semi-reacción anódica anódica •
La reac reacci ción ón prin princcipal ipal es : H2O o O2 + 4 H + + 4 e-
•
Tambié También n una peque pequeña ña parte parte del del cianur cianuro o puede puede ser oxidad oxidado o a cianat cianato, o, pero pero la reacción es lenta : CN- + 2OH- o CNO- + H2O + 2 e-
- Cinética Cinética de la reacción reacción La elec electr trod odepo eposi sita taci ción ón de oro oro es cont control rolad ada a elect electroq roquí uímic micam amen ente te hasta hasta un pote potenc ncia iall del del orden orden de -0,8 -0,85 5 a -1,0 -1,0 V, depen dependi dien endo do de las propi propied edade adess de la solución (Butler Volmer). A potencial más negativo, la velocidad de depositación es controlada por la difusión de Au(CN)2- hacia el cátodo. Generalmente, la celdas operan con concentraciones bajas de oro, a un voltaje dónde la etapa limitante es la difusión de Au(CN)2-, pero no demasiado bajo para minimizar las reacciones parásitas como la producción de H2. - Configuració Configuración n de las celdas celdas de EW Generalmente, los ánodos son placas de acero inoxidable perforadas, mientras que los cátodos son de virutilla de fierro, para maximizar la superficie catódica, ya que la etapa controlante es la difusión de cianuro de oro. La recuperación de oro varía entre 60 y 99 % según el tiempo del ciclo de electrodepositación.
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