Procesamiento de minerales aurferos

Cianuracin de minerales aurferos

La lixiviacinProceso por el cual se logra la disolucin selectiva del metal valioso desde el mineral.Adems del material slido, interviene el solvente acuoso y ocasionalmente un agente externo que acta como oxidante o reductor y participa mediante un cambio en los potenciales oxido-reductores de la solucin.Tambin puede realizarse en presencia de presin y temperaturas altas. HIDROMETALURGIA DEL OROLIXIVIACIONPURIFICACINCONCENTRACINPRECIPITACIN

Reacciones de lixiviacinLa velocidad (V) de difusin est dada por: V = Dt * S* (Cs-Cl)/

Dt : Cte. De difusin (depende de la temperatura)S : Superficie de partcula (vara con el grado de trituracin)(CS-Cl) : Diferencial de concentracin del in metlico entre solucin y partcula : Espeso de la capa de Nerst (depende de la agitacin)

Cianuracin de mineralesLa qumica del proceso se basa en que, bajo condiciones oxidantes el oro y la plata pueden disolverse y acomplejarse en soluciones de cianuros alcalinos .

El in cianuro (CN-) es en realidad el que tiene la accin de solvente, y la base alcalina (sodio, potasio) simplemente le da la estabilidad qumica al compuesto.

Cianuracin de minerales Existen varias propuestas a la interpretacin qumica de la cianuracin.

Ecuacin de Elsner 4Au + 8NaCN + O2 + H2O = 8NaAu(CN)2 + 4NaOH

Ecuacin sugerida por Janin2 Au + 4NaCN + 2H2O = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2

Ecuacin de Bodlaender2Au + 4NaCN + 2H2O + O2 = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH +H2O22Au + 4NaCN + H2O2 = 2NaAu(CN)2 + 2 NaOH Cianuracin de minerales Porque NaCN ?

Industrialmente se prefiere usar NaCN por su mayor contenido de CN- activo por unidad de peso: 53 % versus 40 % en el caso de KCN.

El Ca(CN)2 no es usado a pesar de tener buen porcentaje de in CN- activo : 56.5 % dado que suele comercializarse con un mayor contenido de impurezas que los otros casos. La difusin en la reaccin de lixiviacinLas reacciones heterogneas son controladas por la velocidad de la reaccin qumica propiamente tal o por la transferencia de masa de los diversos reactantes hacia la superficie de contacto de las 2 fases.

Etapas de la reaccin de lixiviacin1.- Transporte de masa de los reactantes gaseosos a travs de la interfase gas-lquido y posterior disolucin.

2.- Transporte de masa de los reactantes a travs de la capa lmite solucin-slido, hacia la superficie del slido.

3.- Reaccin qumica o electroqumica en la superficie del slido, incluyendo adsorcin y desorcin en la superficie del slido y/o a travs de la doble capa electroqumica.

4.- Transporte de masa de las especies producidas a travs de la capa lmite hacia el seno de la solucinLa difusin en la reaccin de lixiviacinEl tiempo que emplea las etapas 1 y 5 es controlado por la velocidad de difusin.

Las etapas 2, 3 y 4 dependen de la rapidez de los procesos qumicos

Difusin lenta : Aumento de agitacin

Reaccin lenta : Incremento de temperatura

Cintica de lixiviacin de oro con cianuro es lenta, debido a la baja solubilidad del oxgeno, que es fundamental en la reaccinRepresentacin esquemtica de la disolucin del Oro

AREA ANODICA Au = Au+ + e-

Au + 2 CN- = Au (CN)-2

AREA CATODICA

O2 + 2H2O + 2 e- = H2O2 + 2OH-

O2 , H2O CN-Au(CN)-2 H2O2 , OH- dElectrones e-12Termodinmica de la cianuracinLas mejores condiciones termodinmicas paradisolver el oro son:

Presin parcial de O2 elevadaConcentracin de cianuro elevadaConcentracin de iones OH- baja(pH moderadamente alcalino)

Estas condiciones son difciles de conseguir a nivel industrial

Termodinmica de la cianuracinDe acuerdo al diagrama de Pourbaix se aprecia que las formas oxidadas del oro existen slo a potenciales mayores que la lnea superior del campo de estabilidad del agua. De all hacia arriba el agua no es estable-se oxida a oxgeno-y pasa a reducir cada una de la formas oxidadas de oro a oro metlico.

Se concluye que el oro no es oxidado por el oxgeno disuelto en agua, aunque est en presencia ya sea de de cidos o lcalis fuertes, ya que su poder oxidante no es suficiente para ello.Diagrama Eh/pH para el oro y el agua a 25 C

Termodinmica de la cianuracinTal como lo demuestra el diagrama de equilibrio Potencial pH del sistema Au-H2O, el oro es un metal muy noble, es decir, difcilmente oxidable porque su dominio de estabilidad recubre todo el dominio de estabilidad del agua.

Del diagrama Eh-pH para el oro y el auro-cianuro se concluye :Todo proceso de cianuracin se requiere de condiciones de operacin oxidantes.Todo proceso de cianuracin en la prctica se realiza entre 10-11.5.Para la precipitacin con zinc las condiciones de operacin, conservando el pH alcalino, deben ser totalmente reductoras.

El in aurocianuro es extremadamente estable, mostrando as la fuerte afinidad de acomplejamiento del oro por el in cianuro

Diagrama Eh/pH para el oro y el auro-cianuro mostrando adems los rangos de operacin para los distintos otros procesos industriales de extraccin del oro

Factores que afectan la disolucin de oro

Tamao de partcula

Condiciones para cianuracin : Oro fino, libre y limpio

El oro grueso no podr ser disuelto completamente en el tiempo disponible para llevar a cabo el proceso de cianuracin.

La practica usual es captar el oro grueso por mtodos gravimetricos y cianurar los relaves Tamao de partcula

El tamao de partcula condiciona el esquema de procesamiento del mineral . Oro fino y limpio : cianuracin.

Conminucin de minerales : Liberacin

Una partcula de oro de 45 micras no tarda mas de 12 horas para disolverse, y una de 150 micras no tarda mas de 48 horas.

La plata del mismo espesor que el oro tarda el doble de tiempo para disolverse

Concentracin de cianuro

La velocidad de disolucin de oro en solucin de cianuro alcanza un mximo al pasar de soluciones concentradas a diluidas.

Las soluciones diluidas de CN- tienen el mismo efecto prctico que una solucin ms concentradaCurva tpica de disolucin de oro y plata, mostrando el efecto de la concentracin de cianuro

Concentracin de oxgeno

El uso de oxgeno o de un agente oxidante es indispensable para la disolucin del oro, bajo condiciones normales de cianuracin.

Una adecuada aireacin da tan buenos resultados como lo hacen algunos agentes qumicos Concentracin de oxgeno

La disolucin de oro proporcional al contenido de oxgeno del gas usado.

El suministro de calor a la solucin de cianuro en contacto con oro, produce fenmenos opuestos que afectan la velocidad de disolucin.

La temperatura tienen un efecto favorable hasta los 85 C, mas all empieza a disminuir la solubilidad del oxgeno y la velocidad de disolucin decrece

Normalmente la cianuracin convencional se realiza a temperatura ambiente.

La temperatura

La temperatura

Alcalinidad de la solucin

La reduccin de la descomposicin del cianuro se logra mediante la adicin de cal (alcalinidad protectora)

Se previene la prdida de cianuro por hidrlisis. El cianuro es estable en ambientes acuosos NaCN + H2O ------------> HCN + NaOH

La cal ayuda en la sedimentacin de las partculas finas, facilitndose la clarificacin.

Alcalinidad de la solucin

A un pH cercano a 9.3 la mitad del cianuro total se encuentra como HCN mientras que el resto se presenta como cianuro libre (CN-). A pH 10.2, mas del 90% del cianuro total se encuentra como CN- y, a pH 8.4 sobre el 90% est como HCN.

Aditivos acelerantes de la cianuracin Sustancia en pequeas concentraciones favorecen la reaccin de cianuracin al depolarizar la superficie del metal. Ejemplos : acetato de plomo, nitrato de plomo, sulfato de cobre.

Descripcin de los minerales cianurablesLa roca husped debe ser porosa y permeable a la solucinDeben estar libres de cianicidas. Sulfuros parcialmente oxidados de Sb, Zn, Fe, Cu.Oro con tamao de partcula finoLibre de constituyentes cidos. Si los tuviera ser necesario efectuar un pre-tratamiento.Mineral sin presencia de material arcilloso que impida la percolacin.Compuestos extraos en la cianuracinLa presencia de materiales cianicidas afectan la velocidad de extraccin del oro.La pirrotita, marcasita, los minerales de cobre, zinc, arsnico y antimonio consumen oxgeno Fe7S8 + NaCN = NaCNS + 7 FeS FeS + 2O2 = FeSO4 FeSO4 + 6NaCN = Na4Fe(CN)6 + NaSO4El cobre en su estado monovalente forma complejos solubles en soluciones de cianuro Cu+ + 2CN- = Cu(CN)-2 + CN- = Cu(CN)3-2 + CN- = Cu(CN)4-3El in sulfuro inhibe fuertemente la disolucin de oro 2S-2 + 2CN- + O2 + 2H2O = 2CNS- + 4OH-Compuestos extraos en la cianuracinLos minerales portadores de arsnico (arsenopirita, rejalgar, oropimente) asociados a menas de oro reaccionan con soluciones cianuradas consumiendo tanto cianuro como oxgeno.

La pirita es el mas estable de los sulfuros de hierro. Compuestos extraos en la cianuracinLa formacin de ferrocianuros puede evitarse con adiciones de litargirio: Fe7O8 + PbO = PbS + 7 FeS + O2

La presencia de minerales de arsnico y antimonio puede ser reducida con la adicin de iones de plomo, los cuales precipitan los iones sulfuro y aceleran la oxidacin de los iones tioarsenatos y tioantimonito.

La presencia de cianicidas tambin puede ser reducida con un lavado con hidrxido de sodio de las pulpas y agitacin intensa previo a la cianuracinEfecto de otras impurezas en la cianuracinLos materiales carbonaceos, cuya accin reductora precipita prematuramente el oro disuelto con bajas extracciones. Se produce un secuestro del oro que se conoce como el efecto preg-robbing.La materia orgnica presente en aguas

Alternativas de tratamiento:Oxidacin de impurezas. TostacinOxidacin de pulpas con aire, vapor y cloro gaseoso. Pre-aireacin con calSolubilidad de minerales y metales en soluciones de cianuro

Lixiviacin de oro con thioureaSe hace uso de la thiourea como agente acomplejante.

El proceso opera en soluciones cidas, acompaado de un agente oxidante (Fe+3) en lugar del oxgeno.

La thiourea no es txico y mas selectivo frente a menas con gangas cidas, menas con cobre y minerales de antimonio.Cintica de extraccin alta.

Au + 2NH2CSNH2 + Fe+2 = Au(NH2CSNH2)2 + Fe+2

Prdidas de thiourea por oxidacin a disulfuro de formamidina