ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Facultad de Ingeniería Química y Agroindustria Departamento de Metalurgia Extractiva Quito - Ecuador TRATAMIENTO NO CONVENCIONAL DE EFLUENTES CIANURADOS DE LA INDUSTRIA MINERA MEDIANTE CARBÓN ACTIVADO Y AIRE E. de la Torre, A. Guevara, D. Pesántez

ln[CN-]t = ln[CN-]o – k1t INTRODUCCIÓN La oxidación del ión cianuro tiene un mecanismo muy complejo (Adams 1990) 2OH- + CN- <=> CNO- + H2O + 2e- CN- + 0,5 O2 <=> CNO- Cinética primer orden => descomposición del ión cianuro en forma global ln[CN-]t = ln[CN-]o – k1t

Cu + nCN- => Cu(CN)n–(n-1) + e- INTRODUCCIÓN La presencia de cobre Cu + nCN- => Cu(CN)n–(n-1) + e- El Cu(CN)2- es el primer complejo formado posteriormente este complejo se combina con cianuro libre en exceso y forma Cu(CN)3-2 y Cu(CN)4-3. Acción catalítica carbón activado y aire: Oxidación de Fe+2 => Fe+3 (Ortiz 2003) Oxidación de CN- => CNO- (de la Torre 2008)

Remoción de cianuro libre con carbones activados impregnados con metales Inicial [CNNa]= 1,1 g/l Final [CNNa] (g/l) C.Activado 0,98 C.A. con 0,4% Ag 0,05 C.A. con 0,4% Cu 0,10 C.A. con 0,5% Zn 0,53 C.A. con 0,5% Cd 0,55 C.A. con 0,3% Ni 0,63 C.A. con 0,4% Fe 0,70 C.A. con 0,2% Cr 0,95

Metodología Experimental

ºººº Solución sintética NaCN [500 mg/L] Efluente de cianuración de laboratorio NaCN [433 mg/L] Efluente de cianuración planta metalúrgica NaCN [372 mg/L] ºººº Volumen empleado: 3 Litros pH pH = 10,5 Agitación Mecánica 400 rpm Poner gráficos de la impregnación y reducción Suministro de aire 190 N L/h Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

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Pesántez D., de la Torre E., Guevara A.. continuar Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

continuar

Horno Nichols atmósfera controlada

Espectrofotómetro Absorción Atómica

Difracción de rayos X

Microscopio electronico MEB-EDX continuar

Resultados

Soluciones sintéticas (0,5 g/L) Oxidación con Peróxido de Hidrógeno C.A polvo; 300 mgI2/g; Aire 48,3 N L/h

Soluciones sintéticas NaCN (0,5 g/L) Velocidad específica con Aire y Carbón Activado O2= 8,1 mg/L; C.A en polvo; 300 mgI2/g C. Activado (g/L) k1 [h-1] 10 0,0024 30 0,0041 150 0,0066 200 0,0140 300 0,0299 400 0,0307

Influencia concentración c. activado pH = 10,5, air 180 NL/h, size AC 0.8x2.3 mm, No.Iodine 550mgI2/g AC, time 480 min. continuar Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

Influencia sales de cobre solubles Adición sales de cobre CuSO4 CuCl2 Cu [NO3]2 * Parámetros [CN-]f mg/L Oxidación % 150 mg/L CuSO4 1,60 99,39 100 mg/L CuSO4 3,20 98,79 50 mg/L CuCl2 5,80 97,79 75 mg/L Cu(NO3)2 2,65 98,99 [CN -]f < 5 mg/L Tiempo = 480 min Remociones > 98 % Cambiar la forma de hacer el aumento de escala continuar Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

C. Activado impregnado 2% Cu(NO3)2 Parámetros Tiempo Min [CN-]f mg/L Oxidación % * 80 g/L CA Imp. Cu(NO3)2 2,05% Cu 210 0,80 99,69 100 g/L CA Imp. Cu(NO3)2 2,05% Cu 180 0,90 99,66 73% ↓ carbón activado 56,26 % ↓ tiempo Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

Influencia del cobre matálico Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

C. Activado modificado con cobre Análisis DRX del CAM C. Activado modificado con cobre Mineral Fórmula CAM CA. impreg. y reducido (%) CA. impreg. Carbón C 80 89 Cuprita CuO 10 -- Cobre Cu 3 Cristobalita SiO2 7 5 Gerhardtita Cu2(OH)3NO3 6

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Pesántez D., de la Torre E., Guevara A.. Reciclaje del CAM Cu (%) en CAM 1er reciclo 1,01 3er reciclo 0,916 4to reciclo 0,891 continuar Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

Efluentes cianurados industriales inicio del ensayo fin del ensayo cianuro wad 1,245 g/L 0.143g/L cianuro libre 197,81 mg/L Cianuro libre 0,72 mg/L Total 1442,81 mg/L 143,72 mg/L

Efluentes cianurados industriales Parámetros Tiempo Min [CN-]f mg/L Oxidación % 80 g/L CAM 1er uso 135 0,78 99,56 80 g/L CAM 2do uso 180 0,69 99,61 80 g/L CAM 3er uso 360 0,79 80 g/L CAM 4to uso 480 1,23 99,31 80 g/L CAM 5to uso 1,42 99,20 80 g/L CAM 6to uso 1,49 99,16 Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

Cinética de la remoción del CN- Tratamiento t min. CN- mg/L Oxidación % k1´ h-1 Solo aire 180 N L/h 480 242,46 15,61 -- Aire y agitación 400 rpm 186,39 29,9 100 g/L Carbón activado 185,70 31,3 0,0233 80 g/L CA Imp. Cu [NO3] 2 210 0,75 99,73 0,3176 80 g/L CA Imp. Red. Cu[NO3]2 135 0,88 99,5 0,6055 Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

CIANURO TOTAL INICIAL [g/l NaCN] RESULTADOS Y DISCUSIÓN Efluentes cianurados Mineral de Agua Dulce - Portovelo ENSAYO CIANURO TOTAL INICIAL [g/l NaCN] CIANURO LIBRE INICIAL [g/l NaCN] CIANURO TOTAL FINAL CIANURO LIBRE FINAL % DETOX. CIANURO TOTAL C. A. virgen 2,6 0,4 0,75 <0,05 71 R1 0,70 73 R2 3,75 0,55 0,67 82 R3 0,50 87

CIANUR TOTAL INICIAL [g/l NaCN] % DETOXIFIC. CIANURO TOTAL RESULTADOS Y DISCUSIÓN Efluentes cianurados Mineral “El Diamante” - Bellarica ENSAYO CIANUR TOTAL INICIAL [g/l NaCN] CIANURO LIBRE INICIAL [g/l NaCN] CIANURO TOTAL FINAL CIANURLIBRE FINAL % DETOXIFIC. CIANURO TOTAL C. A. virgen 2 0,38 0,1 <0,05 95 R1 0,25 88

Aire+Carbón sin activación CONCLUSIONES Se ha evidenciado la acción catalítica del carbón activado, en la oxidación del ión cianuro con aire. La velocidad específica (k1) incremento substancial La concentración del carbón activado, su naturaleza, superficie específica, granulometría y grupos funcionales, son factores claves en el proceso de oxidación catalítica. El costo de tratamiento de efluentes cianurados: 4,0 $ USD/Kg CN- mediante H2O2 1,5 $ USD/Kg CN- mediante aire y carbón activado Tratamiento % Detoxificación Aire < 1% Aire+Carbón sin activación Aire+Carbón activado sobre 70-90%

Pesántez D., de la Torre E., Guevara A.. CONCLUSIONES Se ha logrado sintetizar carbón activado modificado con cobre (CAM) que incrementa en 26 veces la velocidad específica de remoción del ion cianuro libre con aire (k1) desde 0,0233 h-1 con carbón activado, hasta 0,605 h-1 con carbón impregnado y reducido (CAM). Se ha demostrado que la adición de iones de cobre en solución o impregnados en la porosidad del carbón activado, facilita la remoción del ion cianuro por oxidación o adsorción. El costo referencial del CAM es 2,2 $/Kg Pesántez D., de la Torre E., Guevara A..

Carbón activo (CAM) reciclo Efluente Efluente tratado