Post on 27-Dec-2015
Merrill Crowe
Ing. J. Fernando Zamora R.
QUIMICA DE LA CIANURACION
Reacciones de disolución del oro en soluciones diluidas de cianuro (oxidación)
Las reacciones de mayor significación en el producto de cianuración son:
4Au + 8NaCN + O2 + H2O = 4NaAu(CN)2 + 4NaOH
( Ecuación de Elsner)
2Au + 4NaCN + 2H2O = 2NaAu(CN)2 +2NaOH + H2
(Ecuación de Janin )
2Au + 4NaCN +2H2O + O2 = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2O2
El peróxido de hidrógeno formado es utilizado en la reacción,
2Au + 4NaCN + H2O2 = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH
(Las reacciones 3 y 4 fueron sugeridas por Bodlaender)
La ecuación global, sin embargo, es la misma que la ecuación de Elsner.
La ecuación para la disolución de la plata en soluciones de cianuro es análoga.
2Ag + 4NaCN + H2O + 1/2 O2 = 2NaAg(CN)2 +
2NaOH
Tabla # 1
VELOCIDADES RELATIVAS DE DISOLUCION DE ORO, PLATA Y
ALEACIONES DE ORO Y PLATA
Análisis del metal o aleación
original
Velocidad de disolución Análisis del metal disuelto
%Au %Ag (mg/cm².H) %Au %Ag
100 - 2.99 100.0 -
79.8 20.2 2.44 78.6 21.4
57.6 42.4 1.94 56.5 43.5
- 100 1.54 - 100.0
Factores que afectan la disolución
del oro y plata
• Tamaño de partícula
• Concentración de cianuro
• Temperatura
• Concentración de Oxígeno
• Alcalinidad
Se concluye que la velocidad de disolución de oro y
plata:
• Se incrementa con partículas de menor tamaño del
mineral que contiene al oro y/o plata.
• Se incrementa con la agitación más violenta, llegando
a un tope de agitación.
• Incrementa a mayor contenido de oxigeno.
• Incrementa a mayor temperatura.
• Se pasiva con concentraciones más altas de iones de
cobre, ferrosos y sulfuros; y aumenta con la
concentración de iones férricos
Recuperación Au-Ag a partir de
soluciones de cianuración
Tenemos 4 tipos de recuperaciones:
• Cementación con zinc en polvo
• Adsorción sobre carbón activado.
• Intercambio iónico
• Métodos electrolíticos
• Lixiviación Au y Ag: proceso netamente
oxidante, de acuerdo a ecuación de Elsner (la
más aceptada por los operadores e
investigadores.
• Precipitación con polvo de zinc: proceso de
reducción
CEMENTACION CON POLVO DE ZINC
• El proceso de cementación con zinc para precipitar el oro y la plata contenidos en las soluciones de cianuros, se inicia paralelamente con el proceso de cianuración aprox. En 1890.
• La adición de sales solubles de plomo, para producir un par galvánico Zn – Pb sobre la superficie de las partículas de zinc, que inhibe la pasivación de las superficies del Zn y por ende permite que continúe la deposición del oro.
1. La evacuación de oxígeno desde las
soluciones a menos de 1 ppm, reduce
significativamente el consumo de zinc. El
proceso mejorado, como es aplicado a los
licores de lixiviación clarificados (menos de 1
ppm de sólidos suspendidos) se denomina el
proceso de Merrill Crowe (forma más común,
conocido desde 1932)
• La cinética de precipitación mejora cuando se inicia
con el uso de polvo de zinc reemplazando a las
virutas de zinc, lo que proporciona un área
superficial mucho más grande y por lo tanto una
cinética de precipitación muy rápida.
• La eliminación de O2 de las soluciones a menos de 1
ppm de oxígeno, lo que reduce significativamente el
consumo de zinc, pero lo ideal es tener valores
menores.
• La eliminación de Oxígeno favorece la precipitación y
es muy rápida si estamos en niveles de 0.01 a 0.02
ppm O2, siendo valores malos encima de 0.2 ppm.
El zinc es considerado como el metal más
apropiado para la recuperación del oro y
plata a partir de soluciones. La reacción
de cementación para el oro y la plata
utilizando zinc, puede ser escrita en la
forma más simplificada como:
2 Au (CN)-2 + Zn = 2Au + Zn (CN)2-4
2 Au (CN)-2 + Zn = 2 Ag + Zn (CN)2-4
• El proceso es altamente eficiente para la precipitación del oro, a partir de las soluciones de pocas ppm de nivel de concentración hasta alrededor de 0,01 ppm, resultando en una recuperación de 99% a más alta. Similar fenómeno y eficiencia de recuperación ocurre cuando se trata de la plata. De acuerdo a Barin (10), la reacción química global para la cementación es:
Zn + Au (CN)-2 + H2O + 2 CN- = Zn(CN)2
-4 + OH- + Au + ½ H2O
• Ellos también sugieren que para concentraciones de
ión cianuro libre por debajo de 3,5 x 10-3 M, la
cementación del oro tiene lugar con formación de Zn
(OH)2 como producto intermedio.
Zn + 2 H2O = Zn (OH)2 + H2O
Zn (OH)2 + 4 NaCN = Na 2 Zn (CN)4 + 2 NaOH
• Estas reacciones significan pérdida de cianuro e
incremento del álcali.
Si no hay cianuro libre presente en la
soluciòn reacción sería:
Au (CN)-2 + Zn + HOH = Zn (CN)2 +
Au + H + -OH
que significaría que la precipitación se
debe a un desplazamiento electroquímico
del oro por el zinc, seguido por el
desplazamiento del hidrógeno del agua por
el metal alcalino del complejo de oro.
• En ausencia de oxígeno, el zinc puede
disolverse de acuerdo a las siguientes
ecuaciones:
• Zn + 4 NaCN + 2 H2O = Na 2 Zn (CN) 4 +
2 NaOH + 2H
• Zn + 2 Na Au (CN)2 =Na2 Zn (CN)4 + 2 Au
• Zn + Pb (CN)2 + 2 NaCN = Na2 Zn (CN)4
+ Pb
• Zn + Na2 S2 O3 = ZnS + Na2 SO3
DEFECTOS
Sin embargo otros compuestos de zinc, como
hidróxido de Zn y iones de zincato pueden estar
presentes bajo ciertas condiciones.
Zn + 2 H2O = Zn (OH)2 + 2 H Zn + O + H2O =
Zn (OH)2
2 Zn + O2 = ZnO (precipitado blanco, que sirve para
detectar la presencia de oxígeno en la solución)
ZnO + 2 NaOH = Na2 ZnO2 + H2O
PARAMETROS DE LA SOLUCION RICA QUE INGRESA AL PROCESO DE MERRILL CROWE
Turbidez de las soluciones (NTU)
% NaCN pH mv O2 Sin filtrar Filtrado Barren
Solución Rica 0.115 11.01 -265 6.00 98.5 6.65 -
Solución Barren 0.118 11.03 -265 0.10 - - 1.28
RESULTADO DE ANALISIS POR ELEMENTOS DE LA SOLUCION RICA , BARREN Y PRECIPITADO
Ppm Au Ag Fe Cu Zn Pb
Solución Rica 9.86 2.07 120.25 37.94 175.58 0.05
Solución Barren 0.02 0.05 116.08 37.78 186.42 0.05
Precipitado % 40 - 65 13.73 0.82 0.63 1.48 2.08
TORRE DE VACIO PARA 2500 m3/día
I. SELECCIÓN DE BOMBA DE VACIO
1. DATOS
•Altura sobre el nivel del mar 3000m = 9,843ft
•Presión local 525 mmHg =
20.7”Hg
•Volumen de solución en m3/día 2500m³
•Temperatura de solución rica 15 °C – 18 °C
•Oxígeno disuelto en sección lixiviación 8 – 9 gr.
O2/m³
•Se aplicará vacío a -20”Hg
•A nivel del mar 760 mmHg = 29.92“Hg = 1 atm = 1013mbar=
14.7 psia
1-Calculo de bomba de vacío
2,500 m³/día x 9 gr. O2/m³ x (100 gr. aire / 21 gr. O2) = 107,142.9 gr. aire
/día a evacuar
aire como gas ideal
PV = nRT
n = mol gr. de aire a evacuar
2500 m³ / díaVacío
-20"Hg
Solución sin aire
(desaireado)
2,500 m³/día
TABLE 1. SOLUBILITY OF OXYGEN IN WATER EXPOSED TO WATER SATURATED
AIR AT
760 mm Hg
PRESSURE
Temperatura Solubility Temperatura Solubility Temperatura Solubility
ºC mg/L ºC mg/L ºC mg/L
0 14.62 16 9.87 32 7.31
1 14.22 17 9.67 33 7.18
2 13.83 18 9.47 34 7.07
3 13.46 19 9.28 35 6.95
4 13.11 20 9.09 36 6.84
5 12.77 21 8.92 37 6.73
6 12.45 22 8.74 38 6.62
7 12.14 23 8.58 39 6.52
8 11.84 24 8.42 40 6.41
9 11.56 25 8.26 41 6.31
10 11.29 26 8.11 42 6.21
11 11.03 27 7.97 43 6.12
12 10.78 28 7.83 44 6.02
13 10.54 29 7.69 45 5.93
14 10.31 30 7.56 46 5.84
15 10.08 31 7.43 47 5.74
19.76 502 66.9 11058 3371 66
TABLE II. CALIBRATION VALUES FOR VARIOUS ATMOSPHERIC PRESSURES AND
ALTITUDES
Pressure Altitude Calibratión
inchesHg mm Hg kpa Ft. m value (%)
30.23 768 102.3 -276 -84 101
29.92 760 101.3 0 0 100
29.61 752 100.3 278 85 99
29.33 745 99.3 558 170 98
29.02 737 98.3 841 256 97
28.74 730 97.3 1126 343 96
28.43 722 96.3 1413 431 95
28.11 714 95.2 1703 519 94
27.83 707 94.2 1995 608 93
27.52 699 93.2 2290 698 92
27.24 692 92.2 2587 789 91
26.93 684 91.2 2887 880 90
26.61 676 90.2 3190 972 89
26.34 669 89.2 3496 1066 88
26.02 661 88.2 3804 1160 87
25.75 654 87.1 4115 1254 86
19.76 502 66.9 11058 3371 66
TABLE II. CALIBRATION VALUES FOR VARIOUS ATMOSPHERIC PRESSURES
AND ALTITUDES
Pressure Altitude Calibratión
inchesHg mm Hg kpa Ft. m value (%)
23.94 608 81.1 6047 1843 80
23.62 600 80.0 6381 1945 79
23.35 593 79.0 6717 2047 78
23.03 585 78.0 7058 2151 77
22.76 578 77.0 7401 2256 76
22.44 570 76.0 7749 2362 75
22.13 562 75.0 8100 2469 74
21.85 555 74.0 8455 2577 73
21.54 547 73.0 8815 2687 72
24.26 540 71.9 9178 2797 71
20.94 532 70.9 9545 2909 70
20.63 524 69.9 9917 3023 69
20.35 517 68.9 10293 3137 68
20.04 509 67.9 10673 3253 67
R = 0.082 atm.lt/mol gr.°K
T = 18°C + 273 = 291°K
P = presión absoluta en el sistema de trabajo (Torre de vacío)
P = (Pabs local – Pvacío)
P = 20.7”Hg-20”Hg = 0.7”Hg
0.7”Hg x 1atm/29.92”Hg = 0.023atm
n = 107,142.9 gr aire
28.94 gr aire / mol-gr
n = 3,715.08 mol-gr
V = 3,715.08 mol-gr x 0.082 atm.lt x 291°K x 1 lt = 136,118.0 pie³
0.023 atm mol-gr.°K 28.316 lt/pie³
Q = 136,118 pie³ / 1440 min = 94.53 CFM
Se le aplicará un factor de corrección por
variación en la temperatura de agua de
servicio de la bomba de vacío (4% a 9%)
por lo cual decrece la capacidad de la
bomba y un 30% de incremento de la
capacidad de la bomba.
Q = 94.53 CFM x 1.09% x 1.3% = 133.9 ≈
135CFM
Por tanto, se buscará una bomba de vacío de
135CFM y 0.7”Hg de presión absoluta
En tablas de fabricantes de bombas de vacio
se selecciona una bomba cuya presión
absoluta en pulgadas sea de 0.7”Hg ó la mas
cercana en este caso 1.22”Hg y 139 CFM la
misma que funcionaría a 1150RPM y con
7.5HP (recomendable ubicar bombas en
SIHI, Nash, GOULDS entre muchas marcas
buenas que hay en el mercado)
Diseño torre des-aireadora
Se debe obtener espesores de película muy
delgadas (fluido sobre superficie) para mayor
eficiencia del vacío en su evacuación.
La solución óptima de salida de la torre deberá
tener de 0.01 grO2 /m³ a 0.02 grO2 /m³; pudiendo
ser bueno 0.05 grO2 /m³
Valores como 0.1 a 0.15 requieren de una
aplicación mayor de reactivo (Polvo de zinc)
Consideración de diseño
(GPM /As) = 0.065 Dato experimental y aplicativo
(*) J.F.Zamora
Donde GPM : Caudal en galones USA/minuto
solución rica
As : Area total superficial en pie² de
elementos de empaque de la torre
En nuestro caso: trabajo continuo
2,500 m³/día equivalen a 458.7 GPM (Flujo solución
rica)
Area Total requerida (pie²) elementos de
superficie.
As = 458.7/0.065 = 7057 pie²
Elección de elementos:
Son usados en torres empacadas para
transferencia de masa. Elegimos de los
fabricantes FABCO PLASTICS
TRIPACKS MASS TRANSFER COLUMN
PACKINGS de Ø 2”
Características de los tripacks
•Geometría simétrica (Plástico)
•Estructuralmente uniforme e ideal para
contacto gas – líquido
•Gran área útil y distribución uniforme
Datos del fabricante: (En este caso FABCO
PLASTICS)
as = Area superficial para Ø2” Tripacks
48 pie² / pie³ empaque con 96% vacío y 4%
material plástico
Por lo tanto, el volumen del empaque necesario
es:
Ve = (As/as) = 7,057 pie²
48 pie²/pie³
Ve = 147 pie³ empaque
GEOMETRIA DE LA TORRE
Aproximamos ht/Øt = 4
Donde: ht = altura de la torre (pies)
Øt = diámetro de la torre (pies)
At = área transversal de la torre = ¶Øt² / 4
Asumiendo: Øt = 4 pies
At = ¶Øt² / 4 = 12.57 pie²
Altura de empaque (he) = (Ve/At) = 147 pie³ /
12.57 pie² = 11.7 pie
Programación de control SCADA
Visualización de Datos y Monitoreo Merrill CMHSA
Columna de vacío y cono de
cementación (instrumentación)
Monitoreo de la Operación
Merrill Crowe CMHSA
Gracias por su atención