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Metalurgia Extractiva del Oro

UNIDAD V

Tecnología del Carbón Activado

Unidad V

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Indice Unidad V: “Tecnología del Carbón Activado” 1. 2. 3. 4. 5.

INTRODUCCI INTRODUCCIÓN... ÓN......... ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........ 3 OBJETIVOS.... OBJETIVOS........... ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ...... 3 GENERALID GENERALIDADES ADES ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ......... 3 ACTIVACIÓN ACTIVACIÓN DE CARBONES CARBONES ............. ................... ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ........... .... 5 VARIAB VARIABLES LES QUE AFEC AFECTAN TAN LA LA ADSORC ADSORCIÓN IÓN DEL DEL ORO ORO EN EL EL CARBÓN CARBÓN ACTI ACTIVAD VADO O A.... A ....... ... 6 5.1. EFECTO EFECTO DEL CARBÓN......... CARBÓN............... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ......... .. 6 5.2. EFECTO EFECTO DE DE LA CONCENTRAC CONCENTRACIÓN IÓN DE ORO ORO...... ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........ 7 5.3. EFECTO EFECTO DEL DEL PH ............ .................. ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ........ .. 7 5.4. EFECTO EFECTO DE LA CONCENT CONCENTRACIÓN RACIÓN DE CIANUR CIANURO....... O.............. ............. ............ ............. ............. ............. ........... .... 7 5.5. EFECTO EFECTO DE DE LA TEMPERATUR TEMPERATURAA ............. ................... ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........... ..... 8 6. TÉCNICAS TÉCNICAS DE ADSORCIÓN.......... ADSORCIÓN................ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ......... .. 8 6.1. CARBÓN CARBÓN EN PULPA (CIP) (CIP) ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............10 ......10 6.2. CARBÓN CARBÓN EN LIXIVIACIÓ LIXIVIACIÓN N (CIL).......... (CIL)................ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............13 ......13 6.3. CARBÓN CARBÓN EN COLUMNAS COLUMNAS (CIC)............. (CIC)................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ...........15 .....15 DESORCIÓN DEL ORO DEL CARBÓN................................................................................17 7.1. PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO ZADRA ZADRA ............ .................. ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............17 ......17 7.2. PROCESO PROCESO ZADRA PRESURIZADO.......... PRESURIZADO................ ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ..........17 ....17 7.3. PROCESO PROCESO CON ALCOHOL......... ALCOHOL............... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. .........17 ..17 REACTIVACIÓN DEL CARBÓN..........................................................................................18 9. ELECTRODE ELECTRODEPOSIC POSICIÓN IÓN DE ORO................. ORO....................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. .......18 .18 10. REDUCCIÓN DE ORO ORO A PARTIR DE SOLUCIONES CIANURADAS..................................19 11. RESUMEN RESUMEN DE LA UNIDAD UNIDAD...... ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. .......21 .21

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UNIDAD V “TECNOLOGÍA DEL CARBÓN ACTIVADO” 1. INTRODUCCIÓN Hasta la presente década, el método de lixiviación Merrill Crowe con cianuro y precipitación por zinc era el proceso dominante para el tratamiento de mineral de oro no propicio a flotación u otros proceso físicos de recuperación. No obstante, la nueva tendencia es a recuperar metales preciosos mediante cianuración, combinando este proceso con adsorción en carbón activado granulado. El interés en la adsorción para la recuperación de metales preciosos se remonta a casi un siglo. El carbón de madera fue usado comercialmente por primera vez en la mina de Yuanni - Australia, en el año 1894. Esta técnica implica pasar la solución rica a través de columnas de carbón, para luego quemar el carbón y recuperar el oro adsorbido. A principios de los años cincuenta, J. Zadra de los Estados Unidos, introdujo un procedimiento de bajo costo para desorber oro y plata del carbón, con lo cual, el carbón podía ser recuperado y reciclado en el circuito de adsorción, pudiendo recuperarse los valores de oro por medio de electrodeposición sobre lana de acero de las soluciones de desorción. La presente unidad revisará todos los aspectos que competen a las técnicas involucradas en la adsorción del oro sobre el carbón activado y sus principales variables. 2. OBJETIVOS •

•

•

Revisar los efectos fundamentales del proceso de recuperación de oro a partir de soluciones cianuradas. Identificar los parámetros principales en los procesos que utilizan carbón activado para la recuperación de oro. Reconocer las técnicas adecuadas de desorción de oro a partir del carbón activado cargado.

3. GENERALIDADES Si bien el carbón activado puede ser obtenido mediante una variedad de materias primas, incluyendo cáscaras de nuez, pepas de frutas, madera, carbón bituminoso y cáscaras de coco, el carbón granular obtenido de las cáscaras de coco es casi exclusivamente usado para la recuperación de oro. La granulometría del carbón de coco utilizado comúnmente en la pulpa es de malla -6 +12 ó -6 +16, mientras que la granulometría utilizado en columnas es de malla -6 +16 ó 12 +30.

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Los carbones obtenidos de coco y otras cáscaras, eran esencialmente los únicos carbones granulados comerciales disponibles en Norteamérica durante los años treinta y principios de la década del cuarenta; en ese tiempo, el único uso comercial del carbón granulado era para máscaras de gas de uso militar. Los fabricantes de carbón persiguieron sus objetivos tradicionales de lograr una buena área superficial en el carbón y un adecuado volumen de porosidad. Los metalurgistas esperaron que estos objetivos resultasen en un producto consistente para recuperar el oro, lo cual no sucedió. Investigaciones desarrolladas a finales de la década del setenta por Calgon Carbón Corporation, mostraron que no existía una correlación esencial entre los parámetros tradicionales de área superficial y el volumen poroso, con la capacidad de adsorción para cianuro aurífero. Posteriormente Calgon descubrió cómo controlar la capacidad de adsorción de oro y ahora ofrece nuevos tipos de carbón de coco adecuados a las especificaciones de adsorción de oro. Los fabricantes de carbón prestan ahora especial atención a la atrición y a las características de tamaño mínimo del carbón, tratando de mantener éstos al mínimo absoluto.

Por muchos años las propiedades adsorbentes del carbón fueron conocidas y se estudiaron, inclusive, antes que se ideara la expresión de carbón activado. Por esta razón, si quisiéramos buscar un indicio acerca del tema, tendríamos que hacerlo en la literatura del carbón mineral, vegetal y el carbón de otros productos tales como huesos, sangre, etc. Comparada con la extracción por solventes, la adsorción sobre carbón activado tiene la ventaja adicional de no necesitar una operación previa de separación sólido/líquido y de clarificación de la solución o pulpa saliente de la cianuración, ya que las partículas de carbón se separan de la fase acuosa mediante un simple tamizaje.

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A diferencia de la extracción por solventes, el mecanismo de adsorción es enteramente físico, ligado a las propiedades superficiales del carbón, su porosidad y su estructura molecular. No tiene lugar un intercambio iónico (p. ej. de un ion metálico absorbido con formación de un “chelate” y cesión de un ion H+ que regenera ácido de la fase acuosa), sino toda la molécula compleja de cianuro de oro (y/o plata) es atraída y retenida en los poros superficiales del carbón activado, sin ionización ni reacción química.

Fig. 5.1 Carbón activado 4. ACTIVACIÓN DE CARBONES La activación de carbones es un proceso por medio del cual se provee de ciertas propiedades adicionales a un carbón simple, tales como: mayor adsorbilidad, mayor densidad relativa, mayor filtrabilidad, etc. Para esto, existen dos procesos básicos de activación y de estos hay muchas modificaciones, dependiendo, sobretodo, del estado del material y del producto final deseado: carbón granular o en polvo.

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Los dos grupos básicos del proceso están generalmente referidos a una activación química o gaseosa y son como siguen:

En lo que se refiere a su uso, estos son múltiples habiéndose introducido últimamente dentro del campo metalúrgico en las siguientes actividades: absorbente en los excesos de los reactivos de flotación, adsorción de colectores, adsorción de iones metálicos, como un catalizador en la oxidación de sulfato ferroso a férrico. Además, es utilizado en la industria farmacéutica y alimentaria. 5. VARIABLES QUE AFECTAN LA ADSORCIÓN DEL ORO EN EL CARBÓN ACTIVADO A PARTIR DE SOLUCIONES CIAURADAS Durante la ultima década, el uso del carbón activado para la recuperación del oro tuvo un aumento considerable, por lo que se han realizado trabajos de investigación y desarrollo orientados a comprender la química y mecanismo del proceso. El objetivo es desarrollar modelos apropiados que permitan un fácil control en la operación de la planta con una mínima pérdida de oro, tanto en la solución barren como en los finos del carbón. Por ello se ha estudiado y presentado brevemente en términos de variables que afectan la adsorción por el carbón activado del cianuro de oro. 5.1. EFECTO DEL CARBÓN La mayoría de carbones, absorben el oro en mayor o menor cantidad, pero en la práctica la mayor parte de carbones activos son producidos específicamente a partir de la cáscara de coco o de la pepa de melocotón a partir de 700ºC a 800ºC en presencia de vapor. Numerosas marcas se encuentran disponibles comercialmente y estudios recientes fueron llevados a cabo para establecer una relación entre la constante de capacidad de equilibrio del carbón activado para el oro y los parámetros fácilmente determinados, como: contenido de cenizas, área superficial y pH, respectivamente. Se encontró que existe una correlación significante en la cantidad de oro adsorbido. Las partículas finas aportan una cinética más rápida, pero probablemente ellas causan una alta caída de presión en las columnas.

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Las partículas finas, también pueden incrementar las pérdidas de oro en las colas de las operaciones del circuito CIP, por lo que se usan tamaños relativamente gruesos de 10 a 20 malla. 5.2. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE ORO Según estudios realizados por laboratorios de investigación de prestigio, han confirmado que la capacidad de equilibrio del carbón se encuentra relacionada a la concentración de oro en la solución. Se ha encontrado que la aproximación al equilibrio es particularmente más lenta a bajas concentraciones de oro. Por lo tanto, es necesario un mayor tiempo de residencia o incrementar la concentración de carbón en la pulpa para conseguir bajos contenidos de oro en las colas. La segunda opción significa que la carga de oro en el carbón podría ser significativamente menor a su capacidad de equilibrio de carga. 5.3. EFECTO DEL PH La capacidad de adsorción del oro de soluciones cianuradas en el carbón puede ser significativamente realzada reduciendo el pH aún a rangos cercanos al ácido. Para la adsorción del carbón en pulpa, algunos investigadores recomiendan un pH 10,0 debajo de estos niveles, el cianuro se hidroliza con las correspondientes pérdidas y posibles problemas de contaminación ambiental; sin embargo, si el pH es incrementado demasiado, la carga de oro en el carbón es definitivamente inhibido. NaCN + H2O

HCN + NaOH

5.4. EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE CIANURO Se expresa que la movilidad de los iones parece estar mayormente influenciada por la cantidad de cianuro libre en la pulpa, pues un incremento de éste trae, como consecuencia, un efecto adverso en la capacidad y cantidad de carga. Por otro lado, si el nivel decae debajo de cierto límite, entonces el oro no será adsorbido correctamente. Además, si la carga se realiza en presencia de una concentración de cianuro libre demasiado baja, el carbón no se disolverá fácilmente.

IMPORTANTE En un circuito CIP, es conveniente mantener alrededor de 0,015% de CN- para mantener selectividad, alta recuperación de oro y plata sobre el carbón y por una satisfactoria operación de re-extracción .

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5.5. EFECTO DE LA TEMPERATURA La capacidad de carga de oro en el carbón activado decrece a medida que la temperatura es aumentada. Se puede afirmar que todos los circuitos de adsorción operan a temperaturas ambiente, mientras que la elusión es realizada a temperaturas cercanas al punto de ebullición.

6. TÉCNICAS DE ADSORCIÓN La tecnología del uso del carbón activado comprende 3 técnicas de aplicación y son el carbón en pulpa (CIP), el carbón en columna (CIC) y el carbón en lixiviación (CIL). (Fig. 5.2) La técnica de adsorción varía dependiendo del tipo de cianuración:

CIC

CIP

CIL

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Aplicable a soluciones claras salientes de lixiviación por percolación en bateas o pilas, normalmente en varias etapas y en contracorriente.

Aplicable a pulpas salientes de cianuración por agitación, se trata sin separación sólido/líquido, en tanques separados en varias etapas y en contracorriente.

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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MINERAL

LIXIVIACIÓN EN VATS O MONTONES

TRITURACIÓN MOLIENDA CALCINACIÓN

Residuos

LIXIVIACIÓN POR AGITACIÓN CARBON EN COLUMNA

CARBON EN PULPA

CARBON EN LIXIVIACIÓN Residuos

Carbón cargado AGOTAMIENTO A PRESION

AGOTAMIENTO ATMOSFERICO

AGOTAMIENTO ORGANICO

Solución CEMENTACIÓN CON Zn olvo

ELECTRO EXTRACCIÓN

LIXIVIACION / FUSION ORO EN BARRAS

Fig. 5.2 Alternativas para la recuperación de oro utilizando carbón activado Unidad V

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6.1. CARBÓN EN PULPA (CIP)

Fig. 5.3 Tanques de agitación en una planta CIP En caso del proceso CIP, como ejemplo por ser la alternativa más empleada en la práctica actual, se puede resumir la operación completa, como sigue: •

La pulpa rica, saliente de la cianuración, ingresa al circuito de adsorción, formado normalmente por 4 estanques agitadores, en cada uno de los cuales se encuentra una cantidad de carbón activado. En el cuadro que se muestra a continuación, presenta un perfil del contenido de Au del carbón, así como de la pulpa de cada estanque de adsorción.

Perfil típico del circuito de adsorción de oro en la compañía minera Homestake

Localización

Oro contenido en carbón (onzas de oro por ton. carbón)

alimentación de la planta de adsorción

Tanque Nº 1 Tanque Nº 2 Tanque Nº 3 Tanque Nº 4

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375 150 85 20

Valores de solución por tanque (onzas de oro por ton. solución) 0,064 0,024 0,09 0,002 0,0005

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Los estanques agitadores pueden tener como dimensión 16 pies de profundidad y 18 pies de diámetro, con airlift central. La pulpa avanza en forma continua de un estanque a otro, efectuando el traspaso mediante el airlift central y evitando que el carbón progrese al estanque siguiente, tamizando la pulpa y reteniéndolo sobre una zaranda.

Fig. 5.4 Diagrama de flujo de una típica planta CIP El carbón “fresco” se agrega siempre al estanque con la solución o pulpa más agotada y se “cosecha” el carbón saturado del primer estanque, que recibe la solución o pulpa más rica en Au/Ag. Por lo tanto, el carbón debe avanzar por los estanques en sentido inverso a la pulpa (en “contracorriente”).

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El avance o traspaso del carbón entre estanques, es intermitente y se efectúa cíclicamente, en intervalos que permiten el enriquecimiento del carbón en el primer estanque, hasta una concentración del orden de 300 a 400 oz/TM de Au. (ver fig.5.4) Los parámetros adecuados para CIP

• • •

pH: 10-11 Densidad de pulpa: 40 – 45% sólidos Cianuro libre: 0,05% en el circuito, más de 0,015% fuera de él.

Los límites de densidad de pulpa son importante para la intermezcla de carbón con la suspensión de mena. Si los sólidos son menos del 40% de la pulpa, el carbón tiende a sedimentar; si la pulpa es mayor a 45% sólidos, el carbón flota. Con las condiciones adecuadas de CIP arriba mencionada, el oro se cargará, en preferencia, al cobro. Si hay mercurio en la mena, este seguirá al oro y deberá ser destilado del producto final. Serán adsorbidos también Pb, Zn, As, Sb, Co y Ni, empero ellos no crean problemas. El cargado óptimo del carbón tiene que ser determinado tomando en cuenta el aspecto económico de la operación. La desorción y manipuleo frecuente es costoso, genera pérdida a través de los finos y puede bajar la capacidad del carbón. Es recomendable que el oro cargado en el carbón se mantenga ligeramente bajo, 4 250 8 500 g/t, para mantener un contenido bajo de oro y controlar pérdidas a través del carbón fino no colectado. El carbón debería ser pre-desgastado antes de usarse. El uso de agitadores de baja velocidad, tuberías plásticas con radios de curvaturas amplios y un número mínimo de empalmes, es muy útil para conservar la integridad de los granos de carbón.

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MINERAL AURÍFERO

TRITURACIÓN Ca O (NaOH)

Na CN MOLIENDA

CIANURACION RESIDUOS DE CIANURACIÓN (PULPA)

ADSORCIÓN EN AGITADORES CARBON CARGADO

ALCOHOL + Na CN + Na OH

DESORCION DEL CARBON SOLUCION CONCENTRADA

CARBON DESPOJADO

REACTIVACION

ELECTROPOSICION ORO ELECTROLITICO Fig. 5.5 Proceso de carbón en pulpa (CIP) 6.2. CARBÓN EN LIXIVIACIÓN (CIL) En el proceso carbón-in-leach, la cianuración de la mena y la adsorción del oro soluble en el carbón ocurren simultáneamente. Ya que la adsorción del oro es mucho más rápida que la lixiviación de sus menas, la cantidad y tamaño requerido de las tanques CIL está determinado por las propiedades de lixiviación de la mena. La velocidad de adsorción es generalmente proporcional a la concentración de oro en solución; por tanto, es muy ventajoso usar los primeros tanques del circuito para una pre lixiviación. Una razón convincente para seleccionar la tecnología CIL es la presencia de carbón orgánico en la mena de alimentación, la cual sustrae el oro soluble de la solución preñada e incrementa la pérdida de oro en colas. El proceso CIL evita sustancialmente esta sustracción de oro, por medio de la adsorción del oro solubilizado, en su mayoría, sobre el carbón activado añadido. (fig. 5.6).

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MINERAL AURÍFERO TRITURACIÓN NaCN

Ca O MOLIENDA

CARBON ACTIVADO

CIANURACION

RESIDUO DE CIANURACION

ADSORCION EN CARBON CARBON CARGADO

ALCOHOL + Na CN + NaOH

DESORCION DEL CARBON

REACTIVACION SOLUCION CONCENTRADA

ELECTROPOSICION

ORO ELECTROLITICO Fig. 5.6 Proceso de carbón en lixiviación CIL

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6.3. CARBÓN EN COLUMNAS (CIC) Los licores de lixiviación generados en la mayoría de las operaciones de lixiviación en montones, de minerales de oro y plata de baja ley, están prácticamente libres de sólidos suspendidos. En tales operaciones, la solución madre es puesto en contacto con carbón activado, en columnas o en tanques con agitación (fig. 5.7).

Fig. 5.7 Diagrama de flujo de una planta CIC.

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El buen contacto sólido líquido es logrado mediante la fluidización de las partículas de carbón en la columna o por agitación suave dentro del tanque. Se utilizan columnas o tanque en serie. La solución madre es alimentada a la primera columna que contiene el carbón más cargado de oro y sale como solución empobrecida de la última columna que contiene carbón fresco o que está menos cargado. La adsorción del oro con carbón activado de soluciones no clarificadas en columnas rellenadas de carbón en multietapas, fue investigado por Mehmet y otros, alcanzando extracciones muy satisfactorias de oro. La solución preñada debería fluir hacia arriba, fluidizando el carbón suavemente dentro de la columna. Cuando el flujo de la solución atraviesa el lecho fluidizado se consigue un excelente contacto sólido-líquido. Pueden ser usados una serie de columnas o tanques. La solución ingresa a la primera columna que contiene el carbón más cargado de oro, pasa a la siguiente y sale de la última columna que contiene carbón fresco.

CIANURACIÓN EN PILAS SOLUCION RICA ADSORCION EN COLUMNAS REACTIVACION DEL CARBON SOLUCION DESPOJANTE

DESORCION EN COLUMNAS

ELECTRO DEPOSITACION

CARBON DESPOJADO SOLUCION CONCENTRADA

CEMENTACION CON Zn SOLUCION POBRE

ORO ELECTRO DEPOSITADO

CEMENTO Au/A

Fig. 5.8 Proceso carbón en columnas (CIC).

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7. DESORCIÓN DEL ORO DEL CARBÓN En los tres procesos aplicados, lixiviación en pilas, CIP CIC y CIL, el oro cargado en el carbón es desorbido y luego obtenido por electrólisis de la solución resultante. No obstante, en algunas operaciones pequeñas de lixiviación en pilas donde el capital es limitado para invertir en instalaciones, el oro puede recuperarse mediante calcinación del carbón y fusión del residuo, si el costo así lo permite. En este caso obviamente, el carbón es sacrificado. El primer método práctico de desorsión (o elusión) del oro desde carbón activado fue presentado en 1952 por el U.S. Bureau of Mines y es a menudo referido como procedimiento Zadra. Este procedimiento ha sido posteriormente modificado y han surgido otras alternativas que se describen a continuación: 7.1. PROCEDIMIENTO ZADRA La desorción se lleva a efecto en una columna o estanque de fondo cónico donde se coloca el carbón, previamente lavado con agua y se hace pasar en sentido ascendente una solución 1% NaOH + 0,1% NaCN, a un determinado flujo a 93 – 98ºC y la presión atmosférica. El eluido conteniendo el oro desorbido se alimenta a celdas electrolíticas circulares en serie, que operan en contracorriente. El electrolito agotado que abandona la última celda es reciclado a la columna temperada hasta que la concentración del eluido no supere los 2 – 3 mg Au/l. Normalmente el ciclo de elusión Zadra a presión atmosférica dura entre 30 y 48 horas, dependiendo de la calidad del carbón y de la eficiencia del circuito de electro – obtención. 7.2. PROCESO ZADRA PRESURIZADO La versión presurizada del proceso Zadra como una necesidad para reducir los tiempos requeridos en el sistema a presión atmosférica, a raíz de la alta dependencia encontrada de la desorción con la temperatura. El circuito es el mismo que el anterior, excepto que la operación se lleva a cabo en una columna presurizada a 135 – 140ºC y a una presión de 350 – 550 kp (50 – 80 psi) con lo cual se logra una eficiente elusión del oro al cabo de 8 – 12 horas. 7.3. PROCESO CON ALCOHOL El método con solución alcalina de alcohol fue investigado por el U.S. Bureau of Mines a fin de mejorar las tareas de desorción de oro y plata. Emplea como base, el mismo circuito de desorción y electro – obtención simultánea y la misma solución 1% NaOH + 0,1% NaCN de Zadra, a la cual se le agrega un 20% en volumen de metano o de etanol (preferentemente este último), alcanzándose una alta eficiencia al cabo de sólo 6 horas en una operación a 80ºC y a presión atmosférica.

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8. REACTIVACIÓN DEL CARBÓN El carbón desorbido debe ser reactivado térmicamente antes de ser re – usado en la adsorción.

entrada de aire.

Se seca el carbón y luego se calcina durante ½ hora a 600ºC, en un pequeño horno tubular, cuya boca de alimentación se sella para lograr que el vapor de agua escape por la boca de descarga, impidiendo, de esta manera, la

El proceso de reactivación elimina impurezas como Fe+2, S, NaOH y reactivos orgánicos que podrían envenenar el carbón, disminuyendo su eficiencia para el reúso. Después de su reactivación, el carbón puede ser reutilizado durante unos 10 a 12 ciclos, reduciendo de esta manera el costo de operación, por ahorrar gasto excesivo de este insumo. 9. ELECTRODEPOSICIÓN DE ORO El oro es uno de los metales nobles que puede ser reducido fácilmente a partir de una solución, por procedimientos químicos y electroquímicos. El proceso electroquímico para extraer oro de soluciones cianuradas diluidas es tan antigua como la cianuración, pero fue abandonado debido a la baja eficiencia de la corriente. La popularidad de la electroextracción deviene de dos de sus principales ventajas en comparación a la deposición química: •

•

Para reducir el oro se utiliza un flujo de electrones suministrado por la corriente eléctrica. No habiendo la necesidad de adicionar sustancia química alguna. La solución empobrecida es reciclada a la etapa de elución o detoxificación. Provee una mayor selectividad y por lo tanto un depósito de mayor grado obviando procedimientos engorrosos de fundición y refinado.

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10.REDUCCIÓN DE ORO A PARTIR DE SOLUCIONES CIANURADAS El oro comúnmente se deposita a partir de un electrolito en el cual está presente como Au(CN)2, con ánodos insolubles. El uso de ánodos insolubles, generalmente acero inoxidable (18% Cr / 8% Ni con un bajo contenido de Mo o Ti), es una forma común de minimizar la inversión de capital. La concentración del electrolito puede ser mantenida añadiendo sales de oro de acuerdo a la razón de deposición de oro. El espacio entre ánodo y cátodo no es crítico. En el ánodo de una celda electrolitica se genera oxígeno, mientras que junto a la deposición de oro en el cátodo, se forma hidrógeno: 4 OH- ---- O2 + 2 H2O + 4e 2e + 2 H20 ---- H2 + 2 OHNaAu(CN)2 ---- Na+ + Au(CN)2 Au(CN)2- ---- Au+ + 2 CNe + Au+ ---- Au El cátodo preferentemente iones positivos a una región cerca de su superficie, conocida como la doble capa de Heimholtz. Iones complejos cargados negativamente, Au(CN)2 quienes alcancen esta capa, llegarán a ser polarizados en el campo eléctrico del cátodo. La distribución de ligantes alrededor del metal esta distorsionada y la difusión del ion complejo en la capa de Helmholtz se favorece, finalmente, dentro la capa de Helmholtz, se rompe el complejo. Los componentes ligantes de estos iones o moléculas son liberados y el metal se desprende en forma de catión metálico cargado positivamente, el cual se deposita como átomo metálico en el cátodo. Electrodeposicion en plantas de procesamiento de oro. La electrodeposicion de oro a partir de soluciones cianuradas, en comparación con la precipitación de oro por reactivos químicos, tiene principalmente dos ventajas esenciales. •

•

La primera, debido a la reducción electrolítica, no se añaden reactivos químicos a la solución, la cual posteriormente se puede recircular al proceso de extracción. Segunda, el oro electrodepositado es, en esencia, de alta pureza. No obstante, el bajo contenido de oro en las soluciones preñadas de las plantas, hace que los electrolitos sean pobres, con baja densidad y eficiencia de corriente y lo más importante, una velocidad de deposición extremadamente lenta por unidad de superficie catódica.

La densidad permisible de corriente y la eficiencia de corriente obtenida durante la electrodeposición de oro de las soluciones cianuradas es proporcional al contenido de oro del electrolito. Luego, la recuperación de oro por electrodeposición de las soluciones preñadas de las plantas, tiene que enfrentarse con densidades de corriente muy bajas en cátodos planos convencionales. Zadra (1950) y Zadra junto a otros (1952) propusieron y probaron un “comportamiento catódico” rellenado con lana de acero.

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El uso 26,93 kilogramos de lana de acero inoxidable por metro cubico de comportamiento catódico y unos 2 a 3 metros cuadrados de superficie por kilogramo de lana de acero. Así, con la ampliación de la superficie del cátodo, se obtuvo un incremento importante en la velocidad de electrodeposición del oro, a pesar de la baja concentración de oro en las soluciones preñadas o desorbidas (y el resultado de tener bajas densidades de corriente permisible con dicha soluciones). Zadra fue el primero en sugerir cátodos permeables (en una caja, como bastidor) rellenado con lana de acero, donde la velocidad de deposición es muy alta debido a la extensa área del cátodo. Zadra reporto que “una lámina gruesa de oro puede depositarse fácilmente (en una placa sólida de acero inoxidable como cátodo)”, pero a una velocidad baja de deposición debido a la restricción de área de este tipo de cátodo. “El uso de este tipo de cátodos necesitaba la construcción de grande celdas electrolíticas, para acomodar los cátodos necesarios que proporcionen el área deseada de deposición” a velocidades de deposición satisfactorias. MINTEK diseño y probó una celda rectangular con cátodos permeables rellenados con lana de acero y ánodos de acero inoxidable perforados o, preferentemente, ánodos de malla de acero inoxidable para garantizar un flujo uniforme de solución a través de la celda (Paul y otros, 1982; Briggs, 1983). Los electrodos están diseñados para acomodarse perfectamente en sus lados y hacia el fondo del tanque rectangular, de modo que el electrolito tiene que fluir a través de los electrodos durante su continua circulación. Es posible obtener 2 kg de oro depositado en 0,5 kg de lana de acero en cada compartimiento catódico, antes que la eficiencia de corriente de la celda caiga o el cátodo llegue a bloquearse por el oro depositado. Los cátodos cargados son calcinados a 700ºC por 20 horas, de acuerdo a Briggs (1983). La calcina, mezclada con 40% bórax, 30% Na2CO3 y 25% sílice, es fundida a 1 300 C. Se han reportado deposiciones de oro 20 veces mayor que la lana de acero rellenada en el cátodo de una celda Zadra, a una densidad aproximada de 35 g/l. °

Las celdas electroliticas con cátodos de relleno permeable, pueden dividirse en dos grupos: aquellos que operan con el flujo del electrolito perpendicular al flujo de corriente y aquellas en las que el flujo de solución y corriente son paralelos. La celda de MINTEK con flujos de solución y corriente paralelos - pretende uniformizar el relleno del cátodo y así hacer que el flujo de la solución preñada sea más uniforme que en las celdas cilíndricas. Las celdas tipo Zadra tienen las desventajas siguientes: rellenado del cátodo no uniforme, distribución desigual del flujo e ineficiente uso del volumen de la celda.

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11.RESUMEN DE LA UNIDAD El carbón activado utilizado como medio de recuperación de oro a partir de soluciones preñadas cianuradas de oro, constituye una técnica alternativa que compite en la actualidad con el proceso de cementación de oro. La materia prima para la fabricación de carbón activado es, en la actualidad, la cáscara de coco y/o pepa de melocotón, debido a las propiedades adecuadas que confieren. En sí el carbón activado es un carbón con una gran área superficial a lo cual se le han eliminado los volátiles y destruido algunos enlaces moleculares débiles por medio de un tratamiento piro-metalúrgico. Constituyen variables principales en el fenómeno de adsorción el efecto de la concentración de oro, el pH, la concentración de cianuro y la temperatura entre otros. Actualmente las técnicas de adsorción son específicamente el circuito de carbón pulpa, el circuito de carbón columna y el circuito de carbón lixiviación. Cada técnica aplicable a soluciones o pulpas provenientes de una lixiviación por agitación o en pilas. De los proceso de desorción de oro a partir de carbón activado cargado destaca el uso del alcohol que resulta de gran aplicabilidad en la actualidad. Finalmente, constituye una gran ventaja el hecho que el carbón descargado pueda ser regenerado o reactivado a fin de devolverle gran parte de sus propiedades y pueda ser reutilizado, nuevamente.

FIN DE LA UNIDAD

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