TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE EGRESADO

Determinación de la eficiencia optima en el proceso de lixiviación alcalina del mineral argentífero de la zona de Huacullani Chucuito; Departamento de Puno

EGRESADO

Yarasca Vega, Antonio Humberto

PROGRAMA

Estudios Profesionales en Procesos Químicos y Metalúrgicos

Diciembre del 2012

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RESUMEN

El proceso de lixiviación alcalina tiene distintos parámetros entre los cuales se encuentra el tamaño

del mineral, es decir la área superficial en la cual se realiza la lixiviación, pero el costo de ruptura

del mineral es alto, por ejemplo la lixiviación en celdas solo es compensada si se lixivia oro a una

concentración optima. Se desea realizar la lixiviación con una granulometría de mayor tamaño, esto

conlleva al incremento del tiempo en el proceso. En esta tesis se busca el tamaño, tiempo y

consumo de reactivos óptimos en la lixiviación alcalina; sin olvidar el aspecto climático el cual es

uno de los mas extremos del país, por la altura y el frio.

En esta investigación se ha realizado un composito, el cual ha sido separado en dos muestras con

diferente P(80). Por lo tanto se ha realizado cuatro pruebas metalúrgicas; dos pruebas de lixiviación

por agitación en botellas y dos pruebas por lixiviación en columna. Las pruebas de lixiviación por

agitación en botellas, al ser mas eficientes en la extracción, se tomaron como pruebas control, es

decir que obtenemos la extracción máxima de compuestos solubles de plata y oro en cianuro,

Siendo comparadas con las pruebas de lixiviación en columna, obteniendo de esta manera la

eficiencia individual de cada columna.

La formación de la data es diaria, siendo tomados: la temperatura, pH, consumo de cianuro y cal, se

debe tener en cuenta que la temperatura es importante ya que acelera o desacelera la reacción de

lixiviación. El tratamiento de la data ha sido detallado en los anexos y los resultados en el informe.

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1. PLANTEAMIENTO Y DELIMITACIÓN DEL TEMA

1.1 Formulación y determinación

Los costos altos de molienda, disminuyen las ganancias y hacen inviables los procesos de

extracción en algunos casos. La plata, es un metal precioso, pero su precio no es como el oro, por lo

tanto esta sujeto a los costos de operación en gran medida, siendo el mayor costo el consumo

energético producido en la molienda, sin tomar en cuenta el costo inicial y su mantenimiento. Por lo

tanto se busca disminuir los costos de molienda.

1.2 Importancia y Justificación del estudio

La investigación determinara la operatividad de la lixiviación, teniendo en cuenta que la cinética de

lixiviación no va ser alta, ya que esta regida en este caso por el tamaño del área superficial del

mineral, el cual es menor, por lo tanto el tiempo del proceso es mucho mayor. Entonces se

disminuye los costos en molienda pero se incrementa el tiempo de proceso, los costos del proceso

de lixiviación en columna (heap leaching) son menores a comparación de los procesos operativos

similares (bateas y en celdas), por lo tanto es mucho mas viable.

1.3 Delimitación del estudio:

La composición del mineral limita la lixiviación, esto se debe a la presencia de compuestos

cianicidas los cuales consumen cianuro al acomplejarse con el. Existen también compuestos

oxidantes que oxidan al cianuro en cianato.

Se debe tener en cuenta las limitantes en la cinética de lixiviación, la cual es la sinergia de

dos procesos: la primera la ionización del oro a oro (I), y la segunda es la captura del oro

por el cianuro en complejos. El primer proceso es producido por el oxigeno disuelto en el

agua, y la concentración de oxigeno disuelto depende de la temperatura, por lo tanto la

temperatura puede acelerar o desacelerar el proceso. El segundo proceso depende de la

concentración de cianuro.

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2. DELIMITACIÓN DE OBJETIVOS

2.1 Objetivos Generales

La determinación del tamaño optimo del mineral (P80) para un circuito de lixiviación en columna (heap leaching) y carbón activado.

2.2 Objetivos Específicos:

Determinación de tamaños a lixiviaro Determina los tamaños posibles económicamente para el proyecto

Lixiviación en Botellas: o Determinar la concentración máxima de plata y oro lixiviada en cada prueba.

Mediante la recolección de datos en cada hora predeterminada (pH, temperatura, consumo de cal) y análisis de laboratorio.

Lixiviación en celdas:o Determinar la concentración máxima de plata y oro lixiviada y adsorbida en carbón

activado en cada prueba. Mediante la recolección de datos diaria (pH, temperatura, consumo de cal y consumo de cianuro) y análisis de laboratorio.

Análisis Metalúrgico:o Se desarrolla el balance metalúrgico de cada prueba, y se obtiene las eficiencia y

cinéticas de lixiviación. Conclusiones

o Se concluye el mejor tamaños optimo del mineral por medio de la eficiencia y

cinética.

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3. MARCO TEORICO REFERENCIAL

3.1 Cianuración

3.1.1 Química de las soluciones de cianuro:

Las sales de cianuro, como el cianuro de sodio, potasio y calcio, se disuelven y se ionizan en agua

para formar sus respectivos cationes metálicos y iones libres de cianuro:

NaCN (s)❑ ⇆Na(ac)

+¿+CN (ac)−¿¿ ¿

La solubilidad y contenido relativo de cianuro en las sales son diferentes. Las tres sales se han

utilizado con eficacia en una escala comercial como fuente de cianuro para la lixiviación. El cianuro

de sodio y potasio son fácilmente solubles que el cianuro de calcio y suelen estar disponibles en

forma más pura.

Los Iones del cianuro se hidrolizan en agua para formar hidrogeno molecular de cianuro HCN (g ) y

iones hidroxilos OH (ac)−¿¿

, con el correspondiente aumento en el pH.

CN (ac )−¿+H 2O(l)⇆HCN( g)+OH (ac)

−¿ ¿¿

El cianuro de hidrogeno es un acido débil que tiene una reacción de disociación incompleta de la

siguiente manera:

HCN (g )⇆H (ac)+¿+CN(ac)

−¿;ka (25°C )=6.2 x10−10 ,pk a=9.31 ¿¿

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“El pKa es una relación logarítmica similar al pH, es decir que es una escala con la cual se puede

trabajar y apreciar los pequeños cambios de la constante de disociación acida. Entonces al ser la

constante de disociación mayor el pKa es menor, y si el ka es menor el pka es mayor por lo tanto la

constante de disociación del cianuro de hidrogeno es baja entonces el hidrogeno de cianuro no

tiende a disolverse, y se mantiene en forma de gas en la solución”

El siguiente diagrama Muestra la reacción de disociación en equilibrio en función del pH.

Aproximadamente a pH 9.3, la mitad del cianuro total existe como cianuro de hidrógeno y la mitad

se encuentra como cianuro libre, en pH 10.2 más del 90% del cianuro se encuentra como cianuro

libre (CN-), mientras que a pH 8.4 mas del 90% existe como cianuro de hidrogeno. Esto es

importante ya que el cianuro de hidrogeno tiene una presión vapor alta (100kPa a 26°C) y por lo

tanto se volatiliza fácilmente en la superficie del liquido a presión ambiental, causando una pérdida

de cianuro en la solución, la tasa de Volatilización depende de la concentración de cianuro de

hidrógeno (en función de la concentración de cianuro total y pH), la superficie y profundidad, la

temperatura y tenemos asociado el fenómeno de transporte con las fases. Como resultado, la

mayoría de los sistemas de lixiviación de cianuro son operados a un pH que reduce al mínimo la

perdida de cianuro, por lo general por encima de pH 10, aunque los efectos adversos pueden ser

causados por el pH excesivamente alto

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Tanto el cianuro de hidrogeno y el cianuro libre puede ser oxidado a cianato en presencia de

oxigeno en condiciones adecuadas oxidantes, (alto potencial de oxidación, en presencia de algún

oxidante y pH) como se ilustra en el siguiente diagrama Eh−pH del sistema CN−H 2 O ,

4 HCN (g)+3O2(g )⇆4CNO(ac)−¿+2 H 2 O(l)¿

3 CN(ac)−¿+2 O2( g)+H2 O(l)⇆3 CNO(ac)

−¿+OH (ac)−¿¿¿

¿

Estas reacciones son indeseable durante la lixiviación ya que reducen la concentración de cianuro

libre y el cianato formado no acompleja el oro, el diagrama indica que la oxidación debe ocurrir de

manera espontanea, pero en la práctica los agente oxidantes fuertes, tales como el ozono (O3 (g)¿,

peróxido de hidrogeno (H 2 O2(l)) o ácido hipocloroso (HCLO(ac))(acido hipocloroso es un ion no

disociado), son necesarios para que la reacción proceda a un ritmo significativo

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El cianuro libre forma complejos con muchas especies de metales, principalmente los metales de

transición, los cuales varían su estabilidad y solubilidad.

Entonces:

Las constantes de estabilidad de algunos de los complejos metálicos más importantes de cianuro se

dan en la siguiente tabla, los complejos se pueden agrupar en tres categorías principales, sobre la

base de su estabilidad, es decir, libre (HCN (g ) ,CN(ac )−¿¿

, acido débil disociable (WAD) (log k ≤

aproximadamente 30) y fuerte (log k ≥aproximadamente 30). Estas categorías se utilizan

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ampliamente en el análisis de soluciones, ya que ayudan a describir el comportamiento de las

especies cianuradas presentes, evitando al mismo tiempo la necesidad de proporcionar información

detallada de análisis de todos los complejos de cianuro presentes simplificando los procedimientos

analíticos, esta agrupación en general suele ser útil para la evaluación y optimización del

rendimiento metalúrgico o cuando se trabaja en química ambiental.

Los complejos metálicos de cianuro pueden formar sales dobles con una variedad de cationes;

Na(ac)+¿ , k( ac)

+¿ ,Ca( ac)

2+¿ , NH4(ac )+¿¿ ¿

¿ ¿ y muchos otros iones metálicos. Por ejemplo, siendo común en todos los circuitos de

lixiviación de oro Fe(CN )6(ac)4+¿¿ , formando un gran número de sales de distinta solubilidad.

Los productos de solubilidad de estas sales se enumeran en la siguiente tabla. El Fe(ac)3+¿¿ , sal

Fe4 (Fe (CN )6)3(s)Es comúnmente encontrado en los efluentes de proceso, que aparece como

precipitado de azul de Prusia. La formación de una sal insoluble es una consideración importante en

el tratamiento y eliminación de fluentes.

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3.1.2 disolución de oro.

3.1.2.1 reacciones anódica.

En estado acuoso,  la solución cianurada alcalina  oxida y disuelve al oro, formando   dos

complejos de aurocianuro dependiendo del estado de oxidación: Au(CN )(ac )2−¿ ¿ = Au(I), y

Au(CN )(ac)4−¿¿ = Au(III) . El complejo cianurado de Au(I) es mucho más estable que el complejo de

Au(III) esto se debe a que se necesita un potencial de reducción menor (0.5V). Para propósitos

prácticos, la estequiometria de la reacción de disolución se puede entender como:

Au (CN )( ac )2−¿+e❑

+¿⇆ Au( s )+2CN ( ac)−¿¿¿

¿

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