DISEÑO DE UNA PLANTA A ESCALA PILOTO PARA LA RECUPERACION CON CARBON ACTIVADO DE ORO LIXIVIADO EN SOLUCIONES CIANURADAS J.I. Londoño Escobar1, W. D. Montenegro2, J. M. Barraza3 1.
Ingeniero Químico MSc. Ingeominas-Cali.
[email protected] Ingeominas-Cali.
[email protected] 2
Ingeniero Químico. Ingeominas-Univalle
[email protected]
3
Ingeniero Químco PhD. Universidad del Valle,
[email protected]
RESUMEN Uno de los usos del carbón activado es el de la recuperación del oro disuelto en soluciones de cianuración derivadas del proceso industrial de lixiviación del metal desde los minerales con los cuales aparece mezclado en la naturaleza. Se ha convertido en una alternativa a las operaciones de recuperación del oro mediante la acción reductora del cinc. El presente trabajo desarrolla el diseño a nivel piloto de un sistema de recuperación de oro con carbón activado, compuesto de tres fases: Una, de adsorción del oro en el carbón activado dispuesto en torres (columnas) empacadas; dos, la de desorción del oro de este mismo carbón activado, y tres, la de electroobtención del oro de la solución altamente concentrada en oro (30 veces mas concentrada que la original) conseguida en la fase 2 (desorción) Este estudio es la continuación de trabajos de investigación realizados en el laboratorio de metalurgia de INGEOMINAS regional Cali, junto con la Universidad del Valle, en esta materia. Estableciendo experimentalmente las correspondientes líneas de equilibrio (isotermas de Freundlich) para las condiciones específicas del material y condiciones de prueba, y los alcances de la operación, se llevan a cabo simulaciones a nivel de laboratorio. A partir de estos resultados y definiendo las líneas de operación deseadas, se diseña el sistema a nivel piloto, se monta y se prueba. Para efectos de la verificación del del diseño, se acondicionaron a nivel piloto tres (3) columnas de adsorción, en PVC; cada una con 483 gramos de carbón activado, trabajando en serie, con las cuales se trató un volumen de dos metros cúbicos de una solución de cianuración con un contenido de oro disuelto de 10,2 miligramos por litro. Este mismo carbón ya cargado con el oro adsorbido, es a su vez desorbido en otro sistema presurizado y caliente, de tres columnas metálicas conectadas en serie, a fin de obtener una solución altamente concentrada de 400 miligramos de oro por litro de solución, propicia para ser sometida a un proceso de electro-obtención del oro. La solución eluente del proceso de desorción se trata en una celda electrolítica que trabaja a un promedio de 2.8 voltios, donde el oro se deposita desde la solución sobre cátodos de lana de acero. Esta lana de acero es tratada con ácido sulfúrico diluido y el residuo se funde en un horno para la obtención del oro metálico..
1.
INTRODUCCIÓN
El propósito del estudio es diseñar y aplicar, a nivel piloto, un método de recuperación de oro con carbón activado desde una solución enriquecida, a partir de la experimentación a nivel de laboratorio. Se experimenta con un volumen de solución de dos metros cúbicos con una concentración de 10 miligramos de oro por litro, resultante de un proceso de cianuración previo. 1.1. La adsorción, desorción y electroobtención en un circuito de recuperación de oro lixiviado. El carbón activado es una alternativa al uso del cinc en el proceso de recuperación del oro disuelto en una solución, producto del proceso de cianuración de un material aurífero. Entre las ventajas de este medio de recuperación está la reutilización del carbón, el evitar la acumulación de complejos de cinc y otros metales en la solución recirculante en los circuitos de cianuración, su gran eficiencia y relativa simplicidad tecnológica. En el caso particular que aquí se expone se usa el método de carbón activado en columna. En este método, la solución aurífera clarificada, entra en contacto con el carbón activado, dispuesto en un lecho dentro de torres empacadas, de tal manera que el oro queda adsorbido en el carbón mientras la solución sale del sistema desprovista de oro, lista para ser reacondicionada para volver al ciclo en un nuevo proceso de cianuración. Por todo, se sigue una secuencia operativa de tres fases: la primera fase es la adsorción en columna, la segunda, la desorción del carbón cargado en la primera; y la tercera fase, la electroobtención. Con la adsorción se despoja la solución del oro contenido y se carga el carbón activado con este mismo. En la desorción se obtiene una solución altamente concentrada de oro, propicia para ser electrolizada en el proceso de electroobtención. La figura 1 representa todo este circuito.
Figura 1. Circuito de recuperación de oro lixiviado con carbón activado. En este caso tanto la adsorción como la desorción son operaciones de transferencia de masa llevadas a cabo por etapas. El procedimiento para el cálculo del número de etapas es el usual para el caso de un soluto transfiriéndose entre un solvente que atraviesa el sistema, y un lecho fijo dispuesto en columnas (1). En lo fundamental está determinado por la curva de equilibrio para la distribución de oro entre las fases, definida con la isoterma de Freundlich a las condiciones de operación; y la línea de operación determinada por las condiciones y la planificación de trabajo. Ver figura 6.. 2. DESARROLLO EXPERIMENTAL Este estudio es la continuación de otros anteriores realizados tanto en laboratorio como en campo por INGEOMINAS-Cali (2), (3), (4) y se hizo con la intensión de generar información para elaborar diseños a nivel productivo. En síntesis, el estudio se desarrolla siguiendo una secuencia de tres fases: la primera fase es la adsorción en columna, la segunda, la desorción del carbón cargado en la primera; y la tercera fase, la electroobtención. 2.1.
Materiales e insumos
El carbón activado utilizado es fabricado a partir de corteza de coco, de forma granular, denominado KINTAL WA 10-30, en donde WA hace referencia a su utilización en la purificación de agua, y 10-30 es el rango en el cual se encuentra el tamaño de partícula medido en mallas. A continuación se reportan algunas especificaciones generales y propiedades del carbón. (3): Densidad aparente 0,44 – 0,48 kg/L Tamaño de partícula 10 - 30 mallas Área específica 950 – 1200 m2/g Volumen de poro 0.7 – 1.0 ml/g pH 6–9
Para las pruebas de adsorción, tanto a nivel de laboratorio como de planta piloto, se utilizo una solución, producto de un proceso de cianuración de un material de la zona minera de El Retiro, Valle del Cauca, Colombia, con una concentración de oro de 10,2 miligramos de oro por litro (10,2 ppm) , con 1 gramo de cianuro de sodio por litro y un pH de 10.8. La temperatura promedia de las pruebas fue de 25 °C. En el proceso de preparación de la desorción se utilizaron dos soluciones diferentes, una solución acida para el lavado y una solución para neutralizar el pH acido, preparadas de la siguiente forma . Solución para el lavado acido 2% en volumen de HCl Solución para neutralizar pH 2% en volumen de NaOH La solución eluente utilizada en la desorción del carbón activado cargado, tenía la siguiente composición: Eluente Zadra 0.1 % de NaCN, 1% de NaOH pH 11.5 2.2. Variables de proceso 2.2.1. La adsorción Las condiciones de prueba relativas a la solución se muestran en la tabla 1 • •
•
Tabla Condiciones de operación para la etapa de adsorción Solución cianurada Temperatura (promedio)
25 ºC
pH
10.5 - 11
Concentración de oro (mgAu/ l)
10.2
Concentración de Cianuro de Sodio (gramos
1
por litro)
2.2.2. La Desorción Las condiciones de prueba relativas a la solución eluente se muestran en la tabla 2.
Tabla . Condiciones de operación de las soluciones para la etapa de desorción Solución Lavado acido
Neutralizar pH
Parámetro
Valor
Temperatura
95 ºC
Presión
3 Kgf/cm2
pH
2
Temperatura
25 ºC
Presión
Ambiente
pH
12
Eluente Zadra
Temperatura
95 ºC
Presión
3 Kgf/cm2
pH
12
2.2.3. La Electro-obtención Las condiciones de prueba de la electroobtención se muestran en la tala 3. (6)
Tabla 3 . Condiciones de operación para las pruebas de electro-obtención Voltaje Amperaje Concentración Au Anodos Cátodos Temperatura Sistema
2.8 0.8 408.2 Acero inoxidable Lana de acero 30 Cochada
voltios amperios mg Au/ l 3 2 °C Tanque rectangular agitado
2.3. Equipos. 2.3.1. Adsorción 2.3.1.1. Pruebas de laboratorio Para el estudio de la curva de distribución de oro en el equilibrio, curva de Freundlich, se utilizaron vasos de precipitación de 500 ml de capacidad, manteniendo el carbón en suspensión por medio de un agitador magnético. Para la prueba de adsorción por etapas se utilizaron, a manera de columnas, tres tubos de vidrio de 1 cm de diámetro y 20 cm de altura, sellados en los extremos con lana de vidrio para evitar que la solución arrastre el carbón. Se conectaron en serie a una bomba peristáltica que impulsa la solución por el sistema a un caudal constante. Ver figura 2
Figura 2. Sistema de adsorción de tres etapas en el laboratorio de INGEOMINAS Cali 2.3.1.2. Pruebas en planta piloto Se acondicionaron 4 columnas en tubo de P.V.C. de 2 pulgadas de diámetro de un largo de 75 cm para un volumen de 1520 cm3 aproximadamente por columna. El sistema lo
componen tres columnas en serie conectadas por una tubería de ¾ de pulgada, por medio de reducciones y uniones universales. La cuarta columna se reserva para integrarla al sistema al momento de retirar la columna que alcance la concentración buscada y así continuar el procesos con el sistema de tres etapas. Cada columna se llena con 483 gramos de carbón activado. Se utilizó una malla plástica para contener las partículas de carbón dentro de las columnas, y se coloco una llave bola de ¾ pulgada a la salida de las dos primeras torres para la toma de las muestras. Una bomba centrifuga impulso la solución a un caudal controlado desde los tanques que contenían los dos metros cúbicos de solución tratados. Ver figura 3. De las pruebas realizadas en la planta piloto, aquí se reporta la principal, donde se probó el sistema en tres etapas, advirtiéndose que las pruebas previas permitieron el aprestamiento de las columnas para disponer de ellas a las condiciones de carga de carbón requeridas.
Figura 3. Sistema de adsorción de tres etapas en la planta piloto de INGEOMINAS- Cali. 2.3.2. Desorción. El sistema de desorción utilizado consta de cuatro columnas de acero inoxidable , con una altura de 70 cm y un diámetro de 4.2 cm, con sus respectivos accesorios: una tapa flanche en cada extremo (tapas superior e inferior) y válvulas de evacuación de las columnas. Se emplean mallas para evitar que la solución arrastre el carbón empacado. Se dispone de Termómetro de 0 – 200 ºC, manómetros y un reóstato para graduar el voltaje a las mantas de calentamiento que envuelven las columnas y controlar así la temperatura. Plancha de calentamiento. Recipientes para soluciones eluentes (ver figura 4).
Figura 4. Sistema de desorción de carbón activado cargado del laboratorio de INGEOMINAS-Cali 2.3.3. La Electroobtención Fuente regulada de corriente continua marca Metronix, modelo CMT 6-18, con dos rangos de trabajo. Cajas plásticas a manera de Celda electrolítica. Catodos de lana de acero y ánodos de lámina perforada de acero inoxidable. 2.3.4. Equipo analítico Las medida de las concentraciones de los analitos en las soluciones se hizo mediante espectrofotometría de absorción atómica . Para medir la concentración de oro en el carbón activado se aplicó el ensayo al fuego. •
• •
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3.1. La adsorción. 3.1.1. La Isoterma de Freundlich para el proceso de adsorción: Para la determinación del comportamiento del equilibrio en la adsorción se realizó una prueba a escala de laboratorio , donde se utilizaron 4 vasos con agitación, en los cuales se agregaron diferentes relaciones (g de Carbón) / (L Solución) utilizando una solución con una concentración inicial de 10.45 (mg Au/L Sln). Ver tabla 3
Tabla Cantidades de solución y carbón agregados en la prueba para la determinación de la curva de equilibrio para la adsorción de oro en carbón Sistema
mL Sln
Carbón activado adicionado
(g de Carbón) / (L Solución)
2142-1
400.2
0,2990 g
0.747
2142-2
400.4
0,2047 g
0.511
2142-3
401.8
0,0897 g
0.223
2142-4
400.7
0,0266 g
0.066
Se tomaron 5 alícuotas de 5 ml de cada vaso en varios intervalos de tiempo. Las muestras se preparan para su lectura por medio de la técnica de espectrofotometría de absorción atómica,. La tabla 4 registra la concentración de la solución con el tiempo en cada vaso .
Figura 4. Trayectoria hacia el equilibrio de cada relación carbón-solución Tabla 4. Resultados de la prueba para la determinación de la curva de equilibrio. Muestra mg Au/L Sln mg Au/g Carbón Tiempo (Horas) 2142-1-1
9,00
2,103
0,25
2142-1-2
7,59
4,106
0,60
2142-1-3
5,61
6,807
1,62
2142-1-4
3,84
9,209
5,23
2142-1-5
3,73
9,477
8,82
2142-1-6
3,76
9,768
22,32
2142-2-1
9,22
2,653
0,28
2142-2-2
8,62
4,045
0,60
2142-2-3
7,08
7,209
1,62
2142-2-4
5,56
10,357
5,23
2142-2-5
5,50
10,769
8,82
2142-2-6
5,86
10,956
22,32
2142-3-1
10,00
2,628
0,28
2142-3-2
9,80
4,117
0,60
2142-3-3
9,18
7,509
1,62
2142-3-4
8,21
12,691
5,23
2142-3-5
7,95
14,762
8,82
2142-3-6
7,93
17,344
22,32
2142-4-1
10,31
4,231
0,28
2142-4-2
10,19
8,133
0,60
2142-4-3
9,91
14,732
1,62
2142-4-4
9,82
20,112
5,23
2142-4-5
9,85
23,767
8,82
2142-4-6
10,22
29,360
22,32
La figura 4 muestra la trayectoria del punto correspondiente a la relación entre la concentración de oro en la solución y en el carbón activado, para cada una de las cuatro relaciones, masa de carbón con respecto al volumen de solución, probadas. Puede notarse que a partir del cuarto punto, es decir, pasadas las 5.23 horas se va alcanzando el equilibrio, excepto para la relación de 0,066 g carbón /L soln. Esto último se debe a los pocos puntos activos disponibles para muchos agentes auríferos demandándolos. Por
esta razón se elige el tiempo de 8,8 horas como tiempo prudencial para definir el alcance del equilibrio. La figura 5 muestra la línea de equilibrio derivada de los resultados de la prueba a la que le corresponde la ecuación 1
Figura 5. Isoterma de equilibrio para la distribución de oro entre la solución cianurada y el carbón activado cargado de prueba. La isoterma de equlibrio trazada para las concentraciones correspondientes a 8.8 horas de proceso responde a la ecuación Ecuación 1 Y : Es la concentración de equilibrio de oro en la solución, dada en miligramos de oro por litro de solución (mg Au/L Sln). X : Es la concentración de equilibrio de oro en el carbón, dada en miligramos de oro por gramos de carbón activado (mg Au/g Carbón).
Definición de la línea de operación y el diagrama básico del proceso de adsorción por etapas Se planea tratar por adsorción una solución con 10.2 miligramos de oro por litro con carbón activado, de tal manera que la solución tratada salga del sistema con una concentración de 0.86 mg Au /l y el carbón llegue a un contenido de oro de 11 mg de Au/g de carbón, en un sistema de tres etapas por el método de adsorción en columna. Con base en la línea de equilibrio definida para el sistema (numeral 3.1.1), y con la línea de operación determinada por el alcance de la prueba, y fijadas el número de etapas (3 para este caso), se construye el diagrama mostrado en la figura 6. Este diagrama es la herramienta para definir las condiciones de operación de prueba tales como caudal de la solución, y relación masa de carbón a volumen de solución por columna. Así mismo muestra las concentraciones que se pueden esperar de los productos en las diferentes etapas.
3.1.2.
Figura 6. Diagrama básico para el diseño de un sistema de adsorción en columna para a las condiciones de prueba. Calculo del caudal y la relación entre peso del carbón por etapa (columna) y volumen de la solución La pendiente de la línea de operación determina la relación en la que deben estar la masa de carbón con el volumen de la solución. En este caso esta relación resultó ser de 0.85 gramos de carbón por litro de solución en cada columna. El tiempo de residencia de la solución en la columna debe garantizar que se esté alcanzando el equilibrio en todo momento. En la tabla uno se puede apreciar que en los casos analizados, 8,8 horas de contacto eran suficientes para alcanzarlo. Con ambos criterios se concluye que el paso de la solución por el lecho de carbón debe guardar una proporción de 0.0022 litros de solución por gramo de carbón por minuto.
3.1.3.
3.1.4. Resultados de la prueba de laboratorio de adsorción con tres columnas Para la realización de este ensayo se utilizaron tres tubos de vidrio, a manera de columnas, de 1 cm de diámetro y 20 cm de altura, sellándolos con lana de vidrio en los extremos para que la solución no arrastre el carbón activado, el circuito se conectó con mangueras a una bomba peristáltica de flujo graduable. Ver figura 2. Se definió en 2 g la cantidad apta de carbón para agregar en cada una de las tres columnas. La cantidad de solución de prueba fue de 2.91 litros y el caudal fijado, de 8.82 ml/min. La tabla 5 muestra la concentración de la solución a la salida de cada columna en el tiempo. La figura 7 muestra la trayectoria de la concentración en el tiempo de la solución a la salida de cada columna.
Tabla 5. Evolución con el tiempo de la Concentración de la solución a la salida de cada columna y la correspondiente carga del carbón activado Tiempo Volumen Columna Columna 2 Columna 3 fracción (L) 1
(h) mg Au/ L Sln
mg Au/ g Carbón
mg mg Au/ Au/ g Carbón L Sln
mg Au/ L Sln
mg Au/g Carbón
0.90
0.48
0.80
1.88
0.11
0.16
0.10
0.00
1.57
0.83
1.35
3.16
0.19
0.36
0.15
0.01
2.07
1.09
1.79
4.05
0.16
0.57
0.12
0.01
2.57
1.36
2.44
4.86
0.27
0.85
0.07
0.04
3.07
1.62
2.75
5.63
0.37
1.15
0.15
0.07
3.57
1.89
3.03
6.37
0.49
1.47
0.19
0.10
4.07
2.15
3.43
7.05
0.61
1.83
0.20
0.15
4.57
2.42
3.77
7.69
0.76
2.21
0.19
0.23
5.07
2.68
4.19
8.27
0.97
2.62
0.16
0.33
5.57
2.95
4.51
8.82
1.20
3.05
0.16
0.46
6.07
3.21
4.88
9.31
1.45
3.48
0.24
0.61
6.57
3.48
5.09
9.78
1.63
3.92
0.27
0.78
7.07
3.74
5.19
10.23
1.75
4.36
0.49
0.93
7.57
4.00
5.53
10.64
2.02
4.81
0.41
1.13
7.57
4.27
5.99
11.00
2.05
5.31
0.46
1.33
Figura 7. Evolución con el tiempo de la Concentración de la solución a la salida de cada columna y la correspondiente carga del carbón activado
Pasada una hora la solución de 10 mg Au/L que va entrando a la columna 1, sale de esta a 1 mg Au /L, mientras que a la salida de las columnas dos y tres sale exenta de oro. A las dos y media horas la concentración ha ascendido a 2,5 mg Au/l a la salida de la columna 1 mientras que a la salida de la columna 2 empieza a ascender y a la salida de la tres sigue exenta de oro. A la sexta hora la solución a la salida de la columna tres empieza a ascender. Nótese en la figura 8 como la trayectoria en el tiempo los puntos que correlacionan la concentración de oro de la solución a la salida de cada columna con la carga de oro adsorbido por el carbón dentro de ella, sigue la línea de equilibrio de Freundlich
Figura 8. Trayectorias de los puntos que correlacionan el contenido de oro en la solución a la salida de cada columna con la carga de oro adsorbido en el carbón dentro de ella a nivel de laboratorio.
3.1.5.
Resultados de la prueba de planta piloto de adsorción con tres columnas
En el diagrama de la figura 10, se grafican la línea de operación definida por el plan de la prueba y la línea de equilibrio obtenida experimentalmente. Se plantea adsorber el oro disuelto en dos metros cúbico de una solución rica de cianuración . y cargar un carbón activado hasta 11 miligramos de oro por gramos de carbón. Se pretende llevar la solución de 10 a 0,8 miligramos de oro por litro de solución, mediante una secuencia de tres etapas en serie. El esquema del proceso de adsorción planteado puede representarse como se muestra en las figuras 9 y 10.
Figura 9. Esquema del proceso de adsorción de oro en carbón activado en columna en tres etapas El trazado de las etapas se realiza con el escalonamiento señalado en la figura 6, De la pendiente de la línea de operación se deduce la relación que debe darse entre la masa del carbón y la solución en cada columna, así: (1) De los ensayos para la definición de la línea de equilibrio se definía que el equilibrio se alcanzaba en promedio con 8,8 horas de contacto entre las fases. Correlacionando este tiempo de contacto con la correlación (1) se llega a un factor de 0,0022 litros de solución por gramos de carbón por minuto. Dado que en cada columna hay 483 gramos, la condición de equilibrio se alcanza a un caudal de :
Figura 10. Diagrama para el cálculo de etapas y condiciones según la línea de operación planeada y la curva de equilibrio de Freundlich encontrada.
Para elevar la carga de oro en la columna 1, de 5 a 11 mg Au/gramo de carbón, en 483 gramos de carbón, se requiere haber adsorbido 2898 miligramos de oro, desde una solución que pasa de 10,2 a 5,1 mg Au/litro. Esto exige haber pasado 568,2 litros de dicha solución a través de la columna 1. A un caudal de 1,08 litros por minuto, la condición se alcanza al cabo de 526,14 minutos (8,8 horas). La tabla 6 muestra el avance de la prueba de adsorción a nivel de planta piloto. Allí puede apreciarse que el tiempo que le lleva al carbón de la columna ir de 4,94 a 10,97 mg Au/gramo de carbón es de 6,15 horas. Como en el caso del laboratorio la trayectoria de los puntos que correlacionan la distribución de oro entre el oro y la solución marchan por la línea de equilibrio, como lo muestra la figura 11. A las condiciones probadas, a nivel de planta piloto , 2000 litros son tratados por adsorción en 31 horas. Durante la operación se sustrajeron tres columnas saturadas a 10.9 mg Au/g carbón , una con 5 mg Au/g c.a. y una con 1.8 mg Au/g c.a.. A medida que se sustrae una columna se incluye una nueva con carbón activado fresco. Esto se hizo en dos ocasiones. La primera columna con 10.9 mg Au/g c.a. se sustrae del sistema a las 18 horas. Las otras dos se sustraen cada 6 horas. Tabla 6. Evolución con el tiempo de la Concentración de la solución a la salida de cada columna y la correspondiente carga del carbón activado en la prueba a nivel piloto
Figura 11. Trayectorias de los puntos que correlacionan el contenido de oro en la solución a la salida de cada columna con la carga de oro adsorbido en el carbón dentro de ella a nivel de planta piloto 3.2. La Desorción 3.2.1. La isoterma de Freundlich para la desorción Para las pruebas de desorción de este estudio se tomó como referencia la isoterma de Freundlich obtenida en un estudio anterior (3). También se tomó el caudal de 12 ml por minuto sugerido allí, como el indicado para trabajar en condiciones de equilibrio. Cada
columna se lleva 483 gramos de carbón cargado con oro proveniente de las pruebas de adsorción. Se realizó una prueba de desorción de carbón activado cargado de verificación y ajuste con una sola columna. Los resultados de dicha prueba se muestran en la tabla 7 y se grafican en la figura 12. Con las pruebas definitivas se concluyó que la isoterma para el caso que nos ocupa difería de la del estudio de referencia (3) y debía ser reformulada tal como aparece en la figura 12.
Figura 12. Trayectoria de los puntos de correlación de la distribución de oro entre la solución y el carbón durante el proceso de desorción. Tabla 7. Concentración de la solución a la salida de la columna de desorción Volumen (L)
mg Au/ L Sln
Tiempo (h)
0.00
0
0.0
0.55
0.41
526.0
1.22
0.87
500.5
Col
1.67
1.21
593.0
2.17
1.54
522.5
2.67
1.91
488.5
3.17
2.27
477.0
3.65
2.62
455.0
4.18
2.96
438.0
4.65
3.28
407.5
5.63
4.03
309.0
Se realizaron varias corridas del proceso de desorción con tres etapas. La tabla 8 muestra los valores de la solución eluente a la salida de cada una de tres columnas de desorción que componen el sistema y el valor equivalente de la concentración de oro en el carbón que se está descargando dentro de ellas. La figura 13 muestra la Trayectoria de los puntos de correlación de la distribución de oro entre la solución y el carbón durante el proceso de desorción. Para una desorción eficiente debe hacerse un lavado del carbón activado cargado con ácido clorhídrico, a la condición mostrada en la tabla 2. Tabla 8. Concentración de oro en la solución a la salida de las columnas de desorción en el sistema de desorción en tres etapas y en el carbón desorbido . Tiempo (h)
Volumen (L)
(D) mg Au/L Sln
(D) mg Au/g Carbon
0.00
0
26.06
1.8
1.53
1.54
114.60
1.4
3.30
2.67
66.80
1.3
4.00
3.26
43.58
1.2
5.02
3.93
16.51
1.2
6.62
4.93
31.79
1.1
7.60
5.67
19.44
1.1
8.68
6.47
19.97
1.1
9.88
7.21
36.07
1.0
11.07
8.13
25.71
1.0
12.85
9.23
22.35
0.9
14.92
10.34
34.39
0.8
16.80
11.58
28.44
0.7
18.92
12.85
24.80
0.7
21.03
14.01
20.38
0.6
22.80
14.98
14.14
0.6
24.78
16.02
14.11
0.6
26.80
16.99
15.88
0.5
Figura 13. Trayectoria de los puntos de correlación de la distribución de oro entre la solución y el carbón durante el proceso de desorción. Nótese que las columnas de desorción especificadas como D y B tiene un comportamiento normal, tal como se preveía. La columna A tuvo un comportamiento por fuera de lo esperado. El factor de correlación entre el régimen de flujo y el lecho para la desorción es de 0.025 mililitros de solución por gramos de carbón por minuto. Recuérdese que para el caso de la adsorción este régimen es de 2.2 mililitros por gramo por minuto. De la desorción se obtuvo 84 litros de solución concentrada para la electro-obtención, con un promedio de 240 mg Au/l. 3.3. La Electroobtención de oro Las pruebas de electroobtención se hicieron en cochadas de 6,2 litros en una celda rectangular plástica. Se utiliza un agitador de álabes. Se dispusieron tres ánodos de acero inoxidable de 6.5*5*0.1 cm, perforados, para un área efectiva de 30.46 centímetros cuadrados por ánodo ; y dos cátodos de lana de acero cuyo peso oscila entre 2.2 y 2.1 gramos. La tabla 9 muestra la variación de la concentración de oro en la solución en el tiempo. Se aprecia la alta recuperación del proceso. Ver figuras 14 y 15.
Tabla 9. Proceso de electro-obtención de oro. concentración de oro en la solución en el tiempo. No. Muestra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Fracción hora ppm Au por litro 0,00 0,28 0,55 0,85 1,05 1,33 1,55 2,05 2,55 3,05 3,55 4,05 4,55 5,05 5,55 6,05 6,55
408,2 378,2 325,9 208,6 266,0 223,0 205,5 158,7 129,5 97,8 70,0 50,0 32,0 17,0 5,3 1,8 0,5
Disminución de la
mg Au
% Recuperación
2.449 2.265 1.951 1.247 1.589 1.331 1.226 946 771 582 416 297 190 101 31 11 3
0,00 7,50 20,36 49,07 35,11 45,64 49,95 61,38 68,51 76,24 83,01 87,87 92,25 95,88 98,72 99,56 99,88
4. CONCLUSIONES La adsorción de oro en carbón activado es un proceso efectivo para la recuperación de oro de la solución aurífera de cianuración probada. La desorción del carbón activado cargado con oro en el proceso de adsorción resultó efectivo para la generación de una solución altamente concentrada en oro, la cual se trata por electroobtención. La electro-obtención de oro a partir de la solución generada en el proceso de desorción resultó efectivo para la recuperación del oro disuelto. Las isoterma de equilibrio de Freundlich tanto para la adsorción como para la desorción definidas para las condiciones de pruebas, fueron confirmadas en las aplicaciones experimentales. Las pruebas de adsorción y desorción tanto a nivel de laboratorio como de planta piloto, se comportaron de acuerdo a las predicciones deducidas de los diagramas de proceso. . En la desorción, con respecto a la solución original de prueba hubo un incremento en la concentración de oro de 24 veces, con una reducción de igual proporción en el volumen . La desorción de los 84 litros tardó 117 horas, a las condiciones de prueba, en tres etapas. La electroobtención tardó 70 horas. Variando el número de etapas y la cantidad de carbón por columna, y el tamaño de la celda electrolítica y el número de ánodos y cátodos, puede lograrse el estado estacionario entre los tres procesos. •
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Referencias 1. Treybal, Robert Operaciones de transferencia de masa .(1993) Buenos Aires : Mc Graw Hill.. 2. Arias, Mauricio. Diseño de un sistema de adsorción de oro de una solución cianurada de lixiviación sobre carbón activado. (1998) Cali,: IngeominasUniversidad del Valle. Tesis de pregrado. 3. Paredes, Armando Alfonso y Peñuela Meneses, Luis Eduardo. Desorción de oro a partir de carbón activado cargado . (1998) Cali: Ingeominas, Universidad del Valle, . Tesis de pregrado. .
4.
Ltda., Mitsui Mining & Smelting Co
.
Recovery of precious metals from veintype
complex ores in the republic of Colombia .(1984) Japon 5. 6.
Marsdem j – House I. The chemistry of gold extraction. (1992) Inglaterra Gomez L Jorge Enrique. Recuperación electroquímica de oro a partir de soluciones del proceso extractivo de un mineral aurífero. (2003) ) Cali: Ingeominas, Universidad del Valle, . Tesis de pregrado.
