PILCO LOPEZ Marlon 27/08/09 Metalurgia extractiva II RECUPERACIÓN DE ORO A PARTIR DE SOLUCIONES CIANURADAS POR LOS SIGUIENTES PROCESOS: CEMENTACIÓN CON POLVO DE Zn Y ELECTROLISIS (ELECTRODEPOSICIÓN)

RESUMEN La cementación con zinc y la electrodeposición son procesos utilizados para la recuperación de oro metálico a partir de las soluciones concentradas provenientes de la elución del carbón activado. La cementación con zinc y la electrodeposición son procesos utilizados para la recuperación de oro metálico a partir de las soluciones concentradas provenientes de la elución del carbón activado. También, la cementación con zinc todavía se aplica directamente a la solución diluida proveniente directamente de la etapa de lixiviación cuando: También, la cementación con zinc todavía se aplica directamente a la solución diluida proveniente directamente de la etapa de lixiviación cuando:  Los minerales contienen mucha plata (Ag), la que saturaría rápidamente el carbón activado.  Minerales con altos contenidos de arcillas u otras especies que interfieren con la adsorción sobre carbón activado.  Operaciones a pequeña escala.

PRECIPITACIÓN CON ZINC (PROCESO MERRYLL-CROWE) La concentración de metales es una alternativa muy eficiente y aplicativa en la metalurgia del oro, esta se basa en la sustitución del zinc por el oro disuelto en las soluciones de cianuro, formando un precipitado o cemento que luego será tratado por métodos pirometalúrgicos a fin de obtener el doré. La reacción química total para la cementación de oro por zinc es: La reacción química total para la cementación de oro por zinc es: Zn + Au (CN)²¯ + H ₂ O + 2CN¯ ↔ Au + Zn (CN) ₄ ²¯ + OH¯ + ½ H2 Zn + Au (CN)²¯ + H ₂ O + 2CN¯ ↔ Au + Zn (CN) ₄ ²¯ + OH¯ + ½ H2

Comportamiento anódico del zinc Comportamiento anódico del zinc El zinc se disuelve en solución según la siguiente semi- reacción para formar un complejo estable con el cianuro: El zinc se disuelve en solución según la siguiente semi- reacción para formar un complejo estable con el cianuro: Zn + 4 CN¯ ↔ Zn (CN) ₄ ²¯+ 2 e- Zn + 4 CN¯ ↔ Zn (CN) ₄ ²¯+ 2 e- E = log [Zn (CN) ₄ ²¯] CN¯ (V) E = log [Zn (CN) ₄ ²¯] CN¯ (V) En condiciones de baja concentración en cianuro, alta concentración en zinc y alcalinidad, el hidróxido de zinc [Zn (OH) ²] puede precipitar (figura 1). Este fenómeno es muy poco deseable, porque una capa de este hidróxido puede cubrir la superficie de zinc, causando su pasivación y impidiendo la precipitación de oro.

Figura 1: Diagrama de Pourbaix para el sistema Zn – H2O – CN a 25 °C, además de algunos equilibrios entre Au - H2O – CN-. Se visualiza que un aumento en la concentración en Zn (arriba hacia abajo) provoca la formación de una zona de pasivación de Zn(OH)² Figura 1: Diagrama de Pourbaix para el sistema Zn – H2O – CN a 25 °C, además de algunos equilibrios entre Au - H2O – CN-. Se visualiza que un aumento en la concentración en Zn (arriba hacia abajo) provoca la formación de una zona de pasivación de Zn(OH)²

Semi - Reacción Catódica Semi - Reacción Catódica Semi - Reacción Catódica La semi - reacción catódica que acompaña a la oxidación del zinc puede ser la reducción y precipitación de oro y de los otros metales preciosos, pero también una de todas las pocas deseables reacciones parásitas, incluyendo la reducción del agua, oxígeno y otras especies en solución. REDUCCIÓN DEL ORO: REDUCCIÓN DEL ORO: Au (CN)²¯+ e- ↔ Au + 2 CN E= log [CN¯] log [Au(CN)²¯] (V) E= log [CN¯] log [Au(CN)²¯] (V) La figura 1 muestra que en todo rango de pH, este potencial es mucho mayor al potencial de oxidación del zinc, indicando una fuerza termodinámica importante para la precipitación de oro. La figura 1 muestra que en todo rango de pH, este potencial es mucho mayor al potencial de oxidación del zinc, indicando una fuerza termodinámica importante para la precipitación de oro.

Figura 2: Representación esquemática del mecanismo de precipitación de oro sobre partículas de zinc. Note que las semi – reacciones anódica y catódica tienen lugar en distintos sitios. REDUCCIÓN DE OTROS METALES: Hg, Ag, Cu, Ni, Co,.... REDUCCIÓN DE OXÍGENO Y AGUA : O ₂ + 4 H ⁺ + 4 e- ↔ 2 H ₂ O Y 2 H ₂ O + 2e- ↔ H ₂ + 2 OH - Estás reacciones son importantes porque consumen zinc y el oxígeno hasta sería capaz de redisolver al oro. En la práctica, el proceso Merryll-Crowe consta de una columna de vacío, donde se desoxigena a la solución antes de la precipitación con zinc.

CINÉTICA DE LA REACCIÓN Las etapas de la reacción son:  Transporte de masa de Au(CN)²¯y CN- hacía la superficie de zinc.  Adsorción de Au(CN)²¯sobre la superficie del Zn, con eventual formación de una especie intermedia, AuCN.  Transferencia de electrones y simultáneamente disociación de las especies de cianuro/oro y formación del complejo de cianuro/zinc.  Deserción de las especies de cianuro/zinc.  Difusión del Zn(CN) ₄ ²¯ hacía el seno de la solución.

En condiciones industriales, la etapa limitante que determina la cinética es la difusión de Au(CN)²¯porque su concentración es muy baja. Sin embargo, como se utiliza polvo de zinc, de muy grande superficie específica, la reacción global es rápida. Zn + Au(CN)²¯+ H ₂ O + 2CN¯ ↔ Au + Zn (CN) ₄ ²¯ + OH¯ + ½ H2 La adición de sales solubles de plomo, el uso de zinc en polvo y la desoxigenación de la solución rica en oro (pregnant) fueron incorporados en una técnica industrial para la recuperación del oro de las soluciones cianuradas. La adición de sales solubles de plomo, el uso de zinc en polvo y la desoxigenación de la solución rica en oro (pregnant) fueron incorporados en una técnica industrial para la recuperación del oro de las soluciones cianuradas. Figura 3: Forma general de las curvas de polarización para la precipitación de oro con zinc. Note que la curva catódica está compuesta por tres segmentos correspondientes a tres reacciones distintas.

La adición de sales solubles de plomo, el uso de zinc en polvo y la desoxigenación de la solución rica en oro (pregnant) fueron incorporados en una técnica industrial para la recuperación del oro de las soluciones cianuradas. La adición de sales solubles de plomo, el uso de zinc en polvo y la desoxigenación de la solución rica en oro (pregnant) fueron incorporados en una técnica industrial para la recuperación del oro de las soluciones cianuradas. EL PROCESO CONSISTE DE CUATRO ETAPAS BÁSICAS L os requisitos fundamentales para una eficiente cementación del oro a partir de soluciones cianuradas con la adición de zinc en polvo son las siguientes:  Estar clasificada con menos de 5 ppm de sólidos.  Estar desoxigenada hasta 1 ppm de oxígeno.  Tener concentración de cianuro libre adecuada.  Tener un pH en el rango de 9 a 11 (con una adecuada adición de cal).  Contener una adecuada cantidad de sales de plomo.

ELECTROLISIS (ELECTRODEPOSICIÓN DE ORO) SEMI – REACCIÓN CATÓDICA Reducción catódica del oro: Reducción catódica del oro: Au (CN) ₂ ¯ + e¯ ↔ Au + 2 CN¯ Au (CN) ₂ ¯ + e¯ ↔ Au + 2 CN¯ Reducción de otros metales: Hg, Pb, Ag, Cu, Ni, Co,.... Reducción de otros metales: Hg, Pb, Ag, Cu, Ni, Co,.... Reducción de agua y oxígeno: Reducción de agua y oxígeno: O ₂ + 4 H+ + 4 e¯ ↔ 2 H ₂ O O ₂ + 4 H+ + 4 e¯ ↔ 2 H ₂ O Y 2 H ₂ O + 2e¯ ↔ H ₂ + 2 OH¯ 2 H ₂ O + 2e¯ ↔ H ₂ + 2 OH¯ => La eficiencia de corriente es baja, pero eso no tiene importancia para la producción de oro, porque el volumen de producción es bajo.

SEMI-REACCIÓN ANÓDICA La reacción principal es: La reacción principal es: H ₂ O ↔ O ₂ + 4 H e¯ H ₂ O ↔ O ₂ + 4 H e¯ También una pequeña parte del cianuro puede ser oxidado a cianato, pero la reacción es lenta: También una pequeña parte del cianuro puede ser oxidado a cianato, pero la reacción es lenta: CN¯ + 2OH¯ ↔ CNO¯ + H ₂ O + 2 e¯ E° = V

CINÉTICA DE LA REACCIÓN La electrodeposición de oro es controlada electroquímicamente hasta un potencial del orden de – 0.85 a –1.0 V, dependiendo de las propiedades de la solución. A potencial más negativo, la velocidad de depositación es controlada por la difusión de Au(CN)²¯hacia el cátodo. La electrodeposición de oro es controlada electroquímicamente hasta un potencial del orden de – 0.85 a –1.0 V, dependiendo de las propiedades de la solución. A potencial más negativo, la velocidad de depositación es controlada por la difusión de Au(CN)²¯hacia el cátodo. Generalmente, la celdas operan con concentraciones bajas de oro, a un voltaje dónde la etapa limitante es la difusión de Au(CN)²¯, pero no demasiado bajo para minimizar las reacciones parásitas como la producción de H. Generalmente, la celdas operan con concentraciones bajas de oro, a un voltaje dónde la etapa limitante es la difusión de Au(CN)²¯, pero no demasiado bajo para minimizar las reacciones parásitas como la producción de H.

CONFIGURACIÓN DE LAS CELDAS Generalmente, los ánodos son placas de acero inoxidable perforadas, mientras que los cátodos son de virutilla de fierro, para maximizar la superficie catódica, ya que la etapa controlante es la difusión de cianuro de oro. Generalmente, los ánodos son placas de acero inoxidable perforadas, mientras que los cátodos son de virutilla de fierro, para maximizar la superficie catódica, ya que la etapa controlante es la difusión de cianuro de oro. La recuperación de oro varía entre 60 y 99 % según el tiempo del ciclo de electrodeposición. La recuperación de oro varía entre 60 y 99 % según el tiempo del ciclo de electrodeposición.

ANEXOS

Escala normal de potencial

DIAGRAMA DE FLUJO DE TRATAMIENTOS DE SOLUCIONES DE CIANURADAS

MUCHAS GRACIAS