101069977 metalurgia del oro y la plata
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Ao de la Integracin Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Diversidad
CTEDRA: METALURGIA DEL ORO Y LA PLATA
CATEDRTICO: ING GILBONIO ZARATE, HECTOR
ALUMNOS: VILLOSLADA YANCE, MAGALYSEMESTRE : X
HUANCAYO PER2012
PROCESOS DE DESTUCCION DEL CIANURO
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1. INTRODUCCION
1.1. HISTORIA,FUENTES,TOXICOLOGAYUSOSDELCIANURO
El escubridordelcianurofueCarlWilhelmScheele,quienen1873
encontrqueestasustancia qumicapodadisolvereloro.Bagration (1844),L
Elsner(1846)yFaraday(1847)resolvieronlaestequiometra deesteproceso,
peronofueaplicadoalosmineralesconorosinohasta 1887, cuandoelproceso
fuedesarrolladoenGlasgow,EscociaporJuanStewartMacArthur,financiado
porloshermanos Dr.RobertoyDr.GuillermoForrest.Hoyesconocido comoel
procesoMacArthur-Forrest (28).DespusdesusprimerosusoscomercialesenNuevaZelandahace msde100aos, elcianurohaseguidosiendoutilizadoen
todoelmundoenlaextraccin deoroyplata.Sibiendurantedcadas sehan
investigadovariosproductosqumicosparareemplazarlo, siguesiendoelnico
producto de lixiviacin utilizado, debido a la combinacin de una serie de
factorescomoladisponibilidad, laeficacia,elcostoylaposibilidaddeutilizarlo
conunnivelderiesgoaceptableparalossereshumanosyelmedioambiente.
Enelao2000haba875establecimientosdeproduccin deoroyplata,delos
cuales500erangrandesproductores.Msdel90%delarecuperacindeoro
delmundosebasaenlautilizacin decianuro(49;26;28).Hayminasdeoroy
plataentodoelMundo(Figura2),aunquelaproduccin seestconcentrando cada
vez ms en Amricadel Sur y Australia,en minas a cielo abierto y
lixiviacinenpila.Enelao2003serecuperaron enelMundounas2650 toneladas
deoro,delascualesunacuartapartecorrespondialas20minasdemayorproduccin(
T.I.Mudderetal.2004).
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EnlaFigura3 seilustraqueentodoelMundoseproducenanualmente1100000toneladasde cianurode hidrgeno(HCN),de las que900000
toneladassonproduccinprimariaosubproductodenumerosasinstalacionesen
losEstadosUnidos.Hayotrasinstalaciones demenorenvergadura enAustralia
queproducen cianurodesodiotantoslidocomolquido.Lademanda anualde
cianurodesodioesalgomsde360000toneladas, delascuales120000,es
decir,unaterceraparte,seutilizanenlarecuperacin deoroyplata.Dela
produccindeHCN,un13% se convierteen cianurode sodioparasuutilizacinenlaextraccinminero-metalrgicadeloro(40).Laproduccinylademandade
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cianurodesodioconcentradolquidoestnen permanenteaumentoen los
EstadosUnidos,Australiayotrospases.EnlaFigura4semuestraqueel87%
restantedelaproduccin decianurodehidrgeno seutilizaenlaproduccinde
unaampliagamadeproductoscomoadhesivos, componenteselectrnicos paracomputadoras, retardantesignfugos,cosmticos,tinturas,nailon,pinturas,
productos farmacuticos, plexigls, propelentepara cohetes y sales
paracaminosydemesa(50).
Casiel 50 % de la produccinde HCNse utilizaenla sntesisde
adiponitrilo,elprecursororgnicodelnailon(M.T. Mudderetal.2006).El cianuro
ofrecenumerosos beneficiosycentenasdemillonesdepersonasdetodoel
mundoutilizansuscompuestostodoslosdas.Slounapequeaproporcinde la
produccinmundialde cianurose utilizaen minera.La supresinde la
minerade oroy platanoeliminaralosriesgosasociadosniconelcianuroni con
laminera,perosafectaralavidademuchaspersonasquedependen delos
productosmanufacturados ylosbeneficioseconmicosderivadosdela
produccindecianuro.Independientemente delosriesgos,realesopercibidos,relacionadosconlautilizacindecianuro enoperacionesminerasestablecidasy
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autorizadas, esunproductomejorymsseguroparalasociedadyelmedio
ambientequelosefectosdelprocesodeamalgamacinconmercurioutilizado en
todoel Mundopararecuperaroroporminerosartesanalesen pequeaescala
ynocontrolados(50).
1.2. EL RIESGO DE EXPOSICIN AL CIANURO PARA LOS SERES
HUMANOS.
Lacontroversia generadaentornoalaminerasehacentradoms
recientemente enlaindustriadeloroylautilizacindelcianuromediante
campaasambientales ydocumentos comoDirtyMetals:Mining,Communities,andtheEnvironment(Metalessucios:Laminera,lascomunidades yelmedio
ambiente)publicadoporEarthworks,formalmenteelCentrodePolticaMinera.
Elmiedoalcianurotienevariascausashistricasque,engeneral, noestn
relacionadas conlaminera;yesestemiedoelquesueleaprovecharse para
generarunaopininpblicanegativacontralamineraengeneral.Sielcianuro
seutilizademodoincorrectopuedesertxicoparalossereshumanosylaflora
ylafauna.Nohaydudaalrespecto. Noobstante,lomismopuededecirsede
conducirunautomvil odeproductos paraelhogarcomolalavandina que
contienencloro, un producto qumico casi tan txico como el cianuro. Hay
muchosmsaccidentes fatalescausados pordesastresnaturalesyenelhogar
queporexposicin alcianuroindustrial;sinembargo,aceptamosytoleramos
estosmayores riesgosennuestravidacotidiana. Hayquienes piensanquedebe
prohibirsela mineraengeneraldebidoalas falenciasocasionalesylamentables
deoperacionesqueterminanendesgraciadosepisodiosambientales.Peseano tener
que disculparsepor la existenciade riesgos, no se puede asumir la
responsabilidaddeno tomarlos debidamente en cuenta.
Se tiene la
responsabilidadticaymoraldeidentificarelnivelderiesgoycomunicarloalos
trabajadores enlasminas,alosestudiantesenloslaboratoriosmetalrgicos
universitarios yalpblicoengeneral.Alreconocerytenerconcienciadelos
riesgosrelacionados conelusodelcianuro,puedenimplementarse los
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procedimientos de preparacin y respuesta adecuadosparacasosde
emergencia.
Desdeunaperspectivarealista,lacuestindeprohibironolamineranoesdebatible,yaque elserhumanohautilizadometalesymineralesextradosde la
tierra durante muchos milenios y lo seguir haciendo. Actualmente la
bsquedadeyacimientosmineralessehatrasladado alospasesmenos
desarrollados yaregionesmsremotasysensiblesdesdeunaperspectiva
ambiental.Porello,debeencontrarseelequilibrioentrelaluchaporlograreldesarrollo
sostenible, administrar recursoslimitadosymitigarlapobrezaporun
lado,yporotro,laexplotacin denuevosdepsitosmetalferosominerales. Lapreocupacin pblicaacercadelosaspectosdeseguridadyambientalesdel
cianuroesvlidaycomprensible, habidacuentadesuutilizacinhistricay
algunosepisodiosrecientesrelacionados conelcianuroylaminera.Pesea
estaspreocupaciones,elusodelcianurosiguesiendofundamentalenunagran
cantidaddeindustriasenlas quese manejade manerasegurayecolgicamente
racionalendecenasdeinstalaciones entodoelmundo.Noobstante,elcianuro
espotencialmentetxicoy,aligualquelamayoradelosproductos qumicos, si
seutilizamalosetrataincorrectamente puedetenerefectosdainossobrelas
personas yelmedioambiente. Laspersonas estnencontactoconelcianuroy
susderivadosenlascomidasyenlosproductosparaelhogar,tantoensu
trabajocomoensushogares.Hay,adems,docenasdeocupacionesenlasque
lostrabajadoresentranencontactofrecuenteconelcianuro.
Sibiencomparativamente laexposicinalcianuroenlamineraesalta,
huboaproximadamente mediadocenadeaccidentesfatalesentodoelMundo
duranteelsiglopasado,loqueequivaleaunamuertecadadosdcadas.En
todoelmundoseregistranunas15000muerteslaborales poraoenelsector minero,
msdelasdosterceras partesenChina.Lamayora delasmuertes
ocurreenlaextraccindecarbnynoenlaexplotacinmineraderocadura.
Unaevaluacin cuantitativadelriesgodemuerteporexposicin alcianurodara
comoresultadoinsignificante.Puedecompararseestenmerodemuertescon2900
000muertesporelVIH/SIDA,1200000por accidentesautomovilsticos,1100000por
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malariaymsde750000por desastresnaturales.En losEstados
Unidos,elnmerodemuertesporexposicin alcianurosueleserdedosotres
porao,engeneralcausadasporaccidenteosuicidioenelhogar.Elnmerode
muertesaccidentalesporexposicin alcianuroeneltrabajooelhogaresmuybajo,ymilesdevecesmenorqueelriesgodemorirenunaccidente detrnsito,
ahogarseosimplemente moriracausadeunacada.Elriesgodemorirpor
exposicinalcianuroenunaexplotacinmineraesmenoratenerunaccidente
debicicletaenBeijing,serfulminado porunrayoenlaFloridaoenlosAndes Peruanos,
pisoteado porunelefanteenKenyaodevoradoporuncocodriloen
Australia.Estascomparaciones absurdassubrayanelriesgoinsignificantede
morirporexposicinal cianuro.
Loscasosmsnumerososdeexposicinalcianurodelapoblacinde
losEstadosUnidossedebenalasemisionesdelosautomvilesyalcigarrillo. La mayor
parte del cianuro y sus compuestosque se descarga en aguas
superficialesseoriginaenlos efluentesdeplantasmunicipalesdetratamientode
aguasservidas ydelcianuro dehierroincluido enlassalesutilizadas como
antiaglutinanteenloscaminos.
Elcianuroprovienedefuentesnaturalesyartificiales. Irnicamente,
muchoscientficossostienenqueelcianurofueelprimercompuestoorgnicoen
elplaneta,delcualevolucionaronloscomponentesqumicosdelavida.Milesdeanimal
es,plantas,insectos,hongosybacteriasforman,excretanydegradan
cianuro,unosdeellossemuestraenlaFigura.
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Elcianuroquepotencialmenteseproduceyliberaduranteladigestino la
coccin de plantas cianognicas puede alcanzar niveles del orden decentenasdepartespormilln,comoseilustraenelTablaI
.
Enconsecuencia, elgradodetoxicidaddelcianurodehidrgeno(HCN)
paraloshumanosdependedeltipodeexposicin. Comoelcuerpohumano
reaccionadeformasdiversasaunamismadosis,seconsideraquelatoxicidad
deunasustanciaestexpresadacomolaconcentracinodosisqueresultaletal
parael50%delosindividuosexpuestos(LC50oLD50).Laconcentracinletaldecianurode hidrgenogaseoso(LC50)esde100a 300partespormilln.La inhalacin
deesosnivelesdecianurocausalamuerteen10a60minutos,
teniendoencuentaquecuantomsaltaeslaconcentracin msrpidose
producelamuerte.Lainhalacin de2000partespormillndecianuro
hidrogenadopuedeserfatalentan solounminuto.El valorLD50poringestindel
cianurodehidrgenoesde50a200miligramos,ode1a3miligramosporkilo
depeso.Encontactoconlapielnormal,elvalorLD50esde100miligramos porkilodepeso.
TablaI. Concentracindecianuroendeterminadasplantas
Plantas ciano nicas Concentracin m /k Bamboo Bambusa Arundinaria Dendrocala
Punta Mx.8Tallo Mx.3Pasto StarC nodon lectostach us entero 180Familia de las rosas Maluss . P russ . Mx.20
Mandioca,ManihotesculentaVariedades amar asHo as 347 1 000Races 327 Racessecas 95 2Tallo 1Afrecho 162Corteza
Cianuro Total 1Cianuro Libre 102Cscara
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Cianuro Total 1Cianuro Libre 255
Pul aCianuro Total 810Cianuro Libre 53
Variedades dulcesHo as 377 Races 138Racessecas 46-
Afrecho 81
Poroto PhaseoluslunatusEstados Unidos 100 Burma 2Puerto Rico 3Java 3
Almendra Prunusam dalus nuezAmar a 280 2 500
Picante 86 Dulce 22 -Semillas,4 especies,Nigeria,entera,
Phaseoluss . 381 1 093Vi nas . 285 Ca anuss . 208 Canavalias . 285
Sor o,Sor hums ., lanta oven,entera Mx.2
Sibieneltiempodeexposicin,laformadeexposicinyladosispueden
variar,laaccinbioqumica delcianuroeslamismaunavezqueingresaenelcuerpo.Unavezqueseencuentraeneltorrentesanguneo,elcianuroformaun
complejoestabledecitocromooxidasa,unaenzimaquepromueveeltraspaso
deelectronesalas mitocondriasde las clulasdurantela sntesisdetrifosfatode
adenosina(ATP).Silacitocromooxidasanofuncionacorrectamente lasclulas
noconsiguenaprovechareloxgenodeltorrentesanguneo,loquecausahipoxia
citotxica oasfixiacelular.Lafaltadeoxgenoprovoca queelmetabolismo
cambiedeaerobioaanaerobio,loque conllevaalaacumulacindelactatoenla
sangre.Elefectoconjuntodelahipoxiaylaacidosis lcticaprovocauna
depresinenelsistemanerviosocentralquepuedecausarparorespiratorio y
resultarmortal.Enconcentraciones msaltas,elenvenenamientoporcianuro
puedeafectarotrosrganosysistemasdelcuerpo,inclusoelcorazn.
Lossntomasinicialesdelenvenenamiento puedenaparecertrasla
exposicinaconcentraciones deentre20y40ppmdecianurodehidrgeno
gaseoso,ypuedenrevelarsecomodolordecabeza,somnolencia, vrtigo,ritmo
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cardacorpidoydbil,respiracinacelerada,enrojecimiento facial,nuseay
vmito.Estossntomaspuedenestaracompaados porconvulsiones,dilatacin
delaspupilas,pielfrayhmeda, ritmocardacoanmsrpidoyrespiracin
superficial.Eneltramofinalymsagudodelenvenenamiento,laspulsacionessevuelvenlentaseirregulares, latemperatura corporalcomienzaadescender,
loslabios,la cara ylasextremidadestomanuncolorazulado,elindividuocae en
comaymuere.Estossntomaspuedenocurriranteunaexposicin subletalal
cianuro,perodisminuirnlosefectossielcuerpocomienzaadesintoxicarse y
expulsalasustancia comotiocianato,2aminotiazolina,4cidocarboxlico, con
otrosmetabolitosmenores.Elcuerpoposeediversos mecanismosparaexpulsar
elcianurodeformaefectiva.Elcianuroreacciona coneltiosulfatoyproducetiocianatoenreaccionescatalizadasporenzimasdeazufrecomolarodanasa.El
tiocianatoesliberadoporlaorinaencuestin dedas.Sibieneltiocianato es
sietevecesmenostxicoqueelcianuro,enconcentraciones altasprovenientes de
una exposicincrnica al cianuro puede afectar la glndulatiroides. El
cianurotienemsafinidadporla metahemoglobinaquepor la citocromooxidasa,
yjuntosformancianometahemoglobina. Siestosuotrosmecanismosde
desintoxicacinnoson superadosporlaconcentracindecianuroyeltiempode
exposicin alaqueelcuerpoestuvoexpuesto,sepuedeevitarqueel
envenenamientoporcianuroseafatal.
Algunosdelosantdotosdisponibles hacenusodeestasdefensas
naturalesqueposeeel cuerpo.Eltiosulfatodesodio,queseadministraenforma
intravenosa, proveealorganismo elazufrenecesarioparamejorarla transformacin
delcianuroentiocianato.Elnitritoamlico,elnitritosdicoyel dimetilaminofenol
(DMAP)sonusadosparaaumentarlacantidadde metahemoglobina
enlasangreque,almezclarseconelcianuro,forma cianometahemoglobina
notxica.Tambinseutilizancompuestosdecobalto para
crearcomplejosnotxicosyestablesdecianuro,pero talcomosucedecon
elnitrito,eldimetilaminofenoldecobaltoestxico.Elcianuronoseacumulani
sebiomagnifica,porloqueexposiciones prolongadasaconcentraciones
subletalesdecianurononecesariamente causarintoxicacin.Sinembargo,se
hadetectadoenvenenamiento crnicoenindividuosqueconsumencantidades
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importantes deplantasquecontienen cianuro comolayucaomandioca. La
exposicinprolongada alcianuroprovocalesionesenelnervioptico,ataxia,
hipertensin,desmielinizacion, neuropatapticadeLeber,bocioybajasenla funcin
tiroidea. No existen evidencias de que la exposicin prolongada alcianurotengaefectosteratognicos, mutagnicosocancergenos enlosseres
vivos.
Sibienengenerallautilizacindecianurohasidoejemplaryexistiendo
yaestrictasmedidasdeseguridadynormasquereglamentan suproduccin,
transporte,almacenamiento,utilizacin y disposicin,huboaccidentes
relacionadosconel cianuro,avecesconconsecuenciasgraves.Sinembargo,esposiblereducirelnmerodecasosy
susconsecuencias comenzandoconun
cambiodeactitudyunamayorconcienciacin. Estaactitudyconcienciacin
nuevasdebern complementarseconlacomprensinyaceptacindelhechode
quenoexistereglamentacinsuficientequepuedaeliminartodoslosriesgosque
enfrentamosennuestravidacotidiana.
1.3. LATOXICIDADDELCIANUROPARALAFLORAYLAFAUNA
Adems de los seres humanos, hay tres grupos de animales que
debemos considerar enrelacinconlaexposicin alcianuro.Elprimergrupo
incluyea losanimalesterrestrescomomamferos,reptilesyanfibios;elsegundo a las
aves migratoriasy acuticas; y el tercero a los animales acuticos.
Respectodelprimer grupo, lasconsecuenciasdainassobreanimalesterrestres
expuestos a soluciones de cianuro provenientes de las operaciones de
extraccindemetalespreciososhansidolimitadasmercedasuproximidad con
otrasactividadeshumanasyalaaplicacindetcnicasdeexclusin. Elimpacto
ecolgico producto de la exposicin al cianuro proviene tanto de fuentes
naturalescomoartificiales.
En1991, laOficinaGeneraldeContabilidaddelosEstadosUnidos(GAO)
realizunestudiosobre119operacionesactivasdemetalespreciososque
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utilizabancianuroenArizona,CaliforniayNevada,einformsobre31descargas
involuntariasmayormenteenzonasremotasyridas.LaGAO determinquela
2. FUNDAMENTOS TEORICOS
2.1 FORMASDECIANUROENRESIDUOSMINERO-METALRGICOS.
Unagranvariedaddecompuestos decianuroysusderivadosestn
presentesenlasolucinpobre(barren)oefluentesresiduales quesalendelas
plantasextractivasdeoro/plataydeloslaboratoriosmetalrgicos deenseanza e
investigacin.Ellospuedenserclasificadosentresgrandesgrupos:
Cianurolibre.
Cianurosimpley
Cianuroscomplejos.
Scout(1981)definiestoscompuestos comocianurolibre,compuestos
simples(fcilmentesolublesyrelativamenteinsolubles), complejosdbiles,complejosmoderadamentefuertesycomplejosfuertes.
Elcianurolibreensolucineslaconcentracin totaldeCN-yHCN.La
cantidadrelativadeCN-yHCNensolucinseprediceporlareaccinsiguiente:
CN- +H2O HCN +OH- (32)
EstareaccinesfuertementedependientedelpHdelasolucin.ApH9,38,el
cuales igualalpKadelHCN,la concentracinde HCNy CN-soniguales.
AvaloresdepHpordebajodelpH9,38,el99%delcianurolibreseencuentra como HCN.
En consecuencia, en el agua natural el HCN es la especie dominante.
LoscianurossimplesestnrepresentadosporlafrmulaA(CN)x,donde
AesunlcaliounmetalyxlavalenciadeA,representa elnmerodegrupos-
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cianuropresentes.Loscianurosalcalinosseionizanparaliberariones-
cianuroacordea la reaccin:
A(CN)xAx+
+ xCN-
(33)
LasolubilidadestinfluidaporelpH.Sobrelahidrlisisdel ion cianuro,el
comportamientosubsiguienteseraigualqueparaelHCN(6).
Loscianuroscomplejosalcalino-metlicospuedenestarrepresentados
porlafrmulaAyM(CN)x, dondeAeselalcalino, eyeselnmero detomos
alcalinos, Meselmetalpesado(hierrofrricooferroso,Cd,Cu,Ni,Ag,etc.)yxeselnmerodegruposCN.Elvalordexesigualalavalencia deAyaveces
mslavalenciadelmetalpesado.Loscianuroscomplejossolublessedisocianenelion
complejoM(CN)xmasno enelgrupoCNporlareaccin.
AyM(CN)xyAx+ +[M(CN)x]
yw- (34)
Dondew eselestadodeoxidacindeAenlamolculaoriginal.
Elioncomplejopuededisociarse, liberandoelioncianuro.Aunquese pueda
escribir una ecuacinsimple para describirla disociacinde un ion
complejodelcianuro,elprocesorealimplicaunaseriede reaccionesintermedias
quepuedenserimportantes. Lavelocidad limitanteentrelasecuaciones
intermediaspuedeprevenirladisociacin enelagua.Losdosfactoresque
incluyenlavelocidaddedisociacinsonelpHylaconcentracin delosotrosreactantes.Lasestabilidades relativasdeloscomplejosdelcianurometalse
muestranenlaTablaII.
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Loscomplejos seenumeran enelordendeaumentorelativode estabilidad.
A medida que se forman los complejos-cianurose hacen ms
establesqueelcianurolibreenresiduosacuosos.Sinembargo,sielcianuro
totaldebeserreducidoenlosresiduosfinales,eltratamientoseconvierteenunproble
maserioycostosodebidoa la estabilidadextremadeloscomplejos fuertes tales
como el Fe(CN)6-4 y el Co(CN)64-.
Laformaenlacualelcianuro ocurreenlosrelaves deflotacin ydel
procesodecianuracindepositadosnoestbiendefinida.Elcianuropuedeestar
adsorbidoqumicamente ofsicamenteenlassuperficiesdelmineralgangadel
relavey/ohareaccionado conloscomponentes metlicosyno-metlicosdel
relaveparaproducir complejos cianuroycianatosenlassuperficies minerales o
enlassolucionesintersticiales.Cadaformadelcianuroinfluyeo cambiael
impactomedioambiental dediversasmaneras,ylosmtodosdetratamientode
atenuarlosproblemasambientales,porconsiguiente,tambinvaran.
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2.2 MTODODECIANURACINDEMENASCONOROYPLATA.
Lasreacciones entreelcianuroylosmetalespreciososhansido propuestaspor muchos investigadores. Las ms importantes de estas
reaccionesson(Habashi,1967):
1. EcuacindeElsner:
4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O 4 NaAu(CN)2 + 4NaOH (35)
2. EcuacindeMcArthur-Forrest:
2Au +4NaCN + 2H2O 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2 (36)
3. EcuacindeBodlander:
2Au +4NaCN + O2 + 2H2O 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2O2 (37)
2Au + 4NaCN +H2O22NaAu(CN)2 + 2NaOH (38)
Lareaccin globalde[37]y[38]estdadaporlaecuacin deElsner,la
cualesuniversalmente aceptadacomolareaccinestndardecianuroyoro.
Puestoquenohayoxgenoenlaecuacin[36],sta nopuedeseraceptada.
Entonces,lacianuracinesunprocesoqueseaplicaalprocesamiento
delasmenasconcontenido deoro,desdehacemsde100aos.Sebasaen que el
oro nativo,platao distintasaleacionesentreestos el electrum,son
solublesensolucionescianuradasalcalinasdiluidas,regidasporlaecuacindeElsner
:
4Au + 8NaCN + O2 +2H2O 4NaAu(CN)2 + 4NaOH (39)
Unesquemadelprocesodelixiviacinconcianuroocianuracinsemuestraenl
aFigura10.FueprimeramentedescritoporG.Bodlanderen1896.
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Lasoperacionesminero-metalrgicas queutilizanlatecnologade
extraccinporlixiviacinconcianuro(cyanideheapleachmining)enminasa
cieloabiertosecomponendeseiselementosprincipales,queson:
Lafuentedelmineral(anoresource)o mina.
Laplataforma(thepad)ylapila(theheap)
Lasolucindecianuro,
Unsistemadeaplicacinyrecoleccin,
Losestanquesdealmacenamientodesolucin,
Unaplantaparalarecuperacindemetales.
Para queestalixiviacinseproduzca,lasolucinlixiviantedebe contener
trescomponentes qumicosesenciales. Estoscomponentes son:Elioncianuro
(CN-),eloxgenodisueltoenla solucin(O2) yelion hidroxilo(OH-)(28). Losdos
primerossonlosreactantesqumicosquedisuelvenalosmetalespreciososenlaforma
decomplejosyelltimoesuncomponenteesencialqueledael carcteralcalinoala
solucin,permitiendoel accionarqumicodelion cianuroen
formamseficiente,menosriesgosayunaoperacineconmica debidoalos
siguientesaspectospositivos:
Lalixiviacinenambientealcalinoesmsselectivarespectoala ganga.
Las soluciones alcalinas corroen menos a los materiales de los
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equiposutilizados(acero,madera,hormign,etc.).
Facilidaddeladeposicindelosrelavesyefectuarunmejorcontrol
delacontaminacinambiental.
Lasprincipalesvariantesdelixiviacinson:
1. Lalixiviacinporagitacin.
2. Lalixiviacinporpercolacin.
2.2.1. LIXIVIACINPOR AGITACION.
Lamenamolidaatamaosmenores alas150mallas(aproximadamente
tamaosmenoresalos105micrones), esagitadaconsolucincianurada por
tiemposquevandesdelas6hasta las72horas. Laconcentracindelasolucin
cianuradaestenelrangode200a800ppm(partespormillnequivalea
gramosdecianuropormetro cbicodesolucin).ElpHdebe
seralto,entre10y11,para evitarlaprdidadecianuroporhidrlisis(generacindegas
cianhdrico,HCN,altamentevenenoso)yparaneutralizarloscomponentescidosdela
mena.Paraevitarloanteriorseusacal,paramantenerelpHalcalino.Se
adicionalonecesarioparamantenerla concentracinde CaOlibreen la solucin
porencima100g/m3.Lavelocidad dedisolucin deloronativodepende, entre
otrosfactores,del
tamaodelapartcula,gradodeliberacin,contenidodeplata,etc.Esprcticacomnr
emoverelorogrueso(partculasdetamaomayoresa150mallaso105m),tantocomoseaposible,mediante concentracin
gravitacionalantesdelacianuracin,demaneradeevitarlasegregacin y
prdidadelmismoenvariaspartesdelcircuito.Esdesumaimportancia, aparte
dedeterminar lanaturalezadelosmineralesdeoro,poderidentificarla mineraloga
delaganga,yaqueestapuededeterminarlaefectividadonodela
cianuracin.Estoporquealgunos mineralesdelagangapuedenreaccionarcon
elcianurooconeloxgeno,restandodeesamaneralapresencia dereactivos
necesariaparallevaradelantelasolubilizacindeloro.
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Serealizanensayosaescaladelaboratorio,conelobjetodedeterminar
lascondicionesptimasparaeltratamientoeconmicoyeficientedelamena.
Lasvariablesa determinarsonlassiguientes:
Consumodecianuroportoneladademineraltratado.
Consumodecalportoneladademineraltratado.
ptimogradodemolienda.
Tiempodecontacto,yasea enlalixiviacinporagitacincomoen
lalixiviacinporpercolacin.
Concentracinmsconvenientedelcianuroen lasolucin. Dilucinmsadecuadadelapulpa.
2.2.2. LIXIVIACINPORPERCOLACIN.
Estemtodoesutilizadoparaextraerpartculasmicroscpicas deoro
desdesusmenasy se ha convertidoenel procesomsampliamenteusadoparalaextraccindeloroylaplataenlaIndustriaMinero-Metalrgica. Elmineraly
rocasonremovidosdelaminaconexplosivosluegotransportadoalaplanta
parasertrituradosapartculasmspequeas yemplazados enlaspilassobre
padspreviamentecompactadosconarcillaoconmantasdepolietileno(Figura11A,Pa
ddeMinaYanacocha).
Lasolucindecianuro, lacualdisuelvealorodelamenachancada,esirrigadaypercolaatravsdelapila(Figura11B).Lalixiviacin puede
conseguirseenalgunosdasovariosmeses,dependiendo
deltipodemineralomenaysobrelelprocedimientodelixiviacinaemplearse.
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Figura 11A
Figura 11B
Lasolucinenriquecida deoroyplatasecolectasobreelpiso
impermeable,dispuestoenformaligeramenteinclinadaquehacequefluyahaciaelestanquedealmacenamiento. Desdeahsealimentaalcircuitode
recuperacin(Figura12).
Estecircuitoderecuperacin deoroyplata,desdelassoluciones
cianuradasdiluidas,las que contienenlosmetalesnobles ensolucin,puedeser
dedostipospreferentemente,a saber:
Adsorcinconcarbnactivado
Cementacindeoroconcinc
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2.3. CICLODEVIDADELCIANUROENLAEXTRACCINDELORO.
Elesquemaquemuestragrficamente elcicloglobaldevidadelcianuroenelprocesodeextraccindelorosemuestraenlaFigura15,quesintetiza todo lo
expresado anteriormente. En elhablarmetalrgico,todoslos
metalurgistassabenque el oro es lixiviadoen cianuroacuosomediante
oxidacincon unoxidante,tal comoeloxgenodisueltoaun complejamientoconel
cianuroala formaestablede complejocianuroauroso,dondela concentracin
delcianuroesvariante,puesdependedelacomposicinmineralgicadela
menadondesiemprehabrotrosmetalescomoelCu,Zn,Fe,Hg,Cd,etc.y ellos
tambinconsumencianuro(estos metalesforman complejosestables)
formandocomplejossegnsusconstantesdeestabilidad,talcomosemuestraenlaTa
blaIII .
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Estoscomplejos sonlosquemspreocupan portenerundobleimpacto
ambientalydebidoa ellomerecenuntratamientoespecialyseguro.
2.4. PROPIEDADESTOXICOLGICASDELCIANURO.
Laqumicadelcianuroesmuycomplejaynormalmente haydiferentes
formasdecianurosenlassolucionesdeoro.Toxicolgicamenteestasformas
puedensubdividirse encuatrogruposdiferentes,loscualesseenumeraenla
TablaIV.
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Comosepuedever,elcianuroesunaninaltamentetxico,puestoque
aligualqueelcidocianhdricooHCNbloquealarespiracin celularenlos
organismosvivos,inhibiendolaactividaddelaencimacitocromooxidusa.Ladosisletal
delHCNparahumanosesde1a2g/l.Siseadministra porvaoral.Latoxicidadagudaparapecesdelcidocianhdrico sesitaentrelos0,03y3
mg/l.,mientras queladosisletaldelcianuro sdicosesitaen50mg/lparalas truchas.
Lamovilidad delcianuroensoluciones acuosasesmuyelevada.La
relacinentreelcianuroyelHCNesdirecta.ApHneutroycidoseformaa
partirdelcianuroelcidocianhdrico (laconstantededisolucin espKa=9,38).
ElHCNesmuyvoltilporsualtapresin devapor.Porotraparte,puedetraspasarlasbarreras celulares pordifusin,causando losdaosantes
mencionados.Labiodegrabilidad ylahidrlisisqumica,fotolticayfotocataltica
delcianuroydelHCNson,afortunadamente, altas,aligualquealosdiversos
complejos estables ypocotxicoscomoelhexacianoferrato.Supersistenciaen
elmedioes,enconsecuencia, reducida.Losproductosdedegradacin sonel
cianuroenunaprimerafaseyelCO2enunasegunda fase.EnlaTablaVseda
unalistadedatos-clavedeexposicin concompuestos decianurocomnmenteutilizadosenlaextraccinoacabadodemetales,los cualesnodebenexcederse
enellaboratoriodondeserealizanlasprcticasacadmicas.Porseguridadserecomie
ndatenerbienventiladoelambientedetrabajo,enestrictaobservancia
delasnormasdesaludylaborales.
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Consecuencias deestasdescargasnofuerongravesyque,desdeuna perspectiva
normativa, losestndares deingenieraylosdiseosdecontencin disponibles
eransuficientesparaprotegeralosanimalesterrestres.En comparacin,
laGuardiaCosteradelosEstadosUnidosregistrladescargade cientos de miles de
litros de productos qumicos y petrleo en aguas
superficiales,productodemilesdeepisodiosocurridosentodoelpasenel2003.Laexposicindeanimalesdomsticosysalvajesaplantascianognicas
yaartefactosquecontienen cianuroinstaladosenlatierraparacontrolara predadores
molestos,comoelcoyote,revisteigualomayorimportancia ambiental. Hace algunas
dcadas, el Departamento de Agricultura de los
EstadosUnidospublicunfolletodestinadoaagricultoresyhacendadossobre
losriesgosdequesusanimalesingirieranplantascianognicas. ElServiciode
Pesca,FlorayFaunadelosEstadosUnidos(USFWS) utilizaunartefactoque
contienecianuro,denominado M44,paraelcontroldelcoyote.Esteartefactose
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perfumaartificialmenteyseentierraconelobjetodeatraeraloscoyotesyotros
animalescarnvoros.ElUSFWSestimaquemedianteelM44muerenmsde18000coy
otesporao.Sinembargo, esteartefactotambinhamatadoaotros
animalesterrestresyavesderapia,ascomoaespecies protegidas,amenazadasyenpeligrodeextincin.
Entrelasfuentesartificialesdecianuroquesedescargan almedio
ambientefiguraelusogeneralizado porelServicioForestaldelosEstados
Unidos(USFS)deretardantesqumicosquecontienen cianurodehierrocomo
antiaglutinante paracombatirincendiosforestales.EnlosEstadosUnidostodos
losaosseutilizanmillonesdelitrosderetardantesqumicosquecontienen
unas400toneladas decianurodehierroparacombatir incendios forestales. Sibienlatoxicidaddeestosreactivosqumicos concianuro dehierroparalavida
acuticahasidodocumentadaen pruebasde laboratorioy controlesambientales
deorganismosdelgobiernofederalyotroscientficos,suutilizacinsigue siendo
aceptada).
Respectodelasavesmigratoriasyacuticas,lapreocupacinprincipal
essuexposicinalosestanquesdesoluciones ylosembalsesderelavesquecontienenniveleselevadosdecianuro.stafueunaseriapreocupacin durante
laprimerapartedeladcadapasada,especialmente enAmricadelNortey
Australia.Laaccinconcertada delaindustriayelgobiernohapuestofinaesta
preocupacinambientalmediante lacolocacinderedesobolasflotantesenlos
estanques mspequeosylareduccin delosnivelesdecianurofcilmente
disociable(WAD)queingresaenlosgrandesembalsesdecolas.Elcianuro
WADcontenidoenlosbarrosdecolasdescargados enlosembalsespuede
eliminarsepormediode su tratamiento,recuperacino reutilizacin.Se ha
utilizadoampliamente elvalorde50mg/ldecianuroWADenlosbarrosde
relavesqueingresanaunembalsecomopautanormativaparalaproteccindeanimale
squeentranencontactoconlassolucionesdepositadas. Enlaprctica,
losnivelesresultantesdecianuroWADsuelensermenoresque50mg/ldebidoa
lapermanente atenuacinnatural(49).Enladcadade1980murieronmilesde aves
en Arizona, California y Nevada por exposicin a soluciones de operaciones
minerasquecontenancianuro.Duranteeseperodo,decenasde
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millonesdeavesmigratoriasfueronmatadaslegalmente porcazadores.A principios
deladcadade1990,latasademortalidad depjaroshaba disminuido
amenosde10porminadebidoalareduccindelosnivelesde
cianuroyalacoberturafsicadelosestanquesdesoluciones, segnlaAsociacinMineradeNevada.Encomparacin, seestimaquelosgatos
domsticosmatanamsdemilmillonesde avespor ao enlosEstadosUnidos.
Adems, seestimaquecasi80millonesdeavesmueren cadaaoalchocar
contraventanas,ycasi60millonesalchocarconvehculosyotromillnal chocarcon
edificios.Se calculaque milesdepjarospuedenmorir enundapor
contactoconunaantenaderadiogrande(49;28).Lapartedelecosistema ms
vulnerablealaspotencialesconsecuenciasdainasdelaexposicinalcianuroeslavidaacutica.Losorganismos acuticos suelensermssensiblesalos
efectostoxicolgicosdelcianuroynopuedenevitarlosunavezquesteingresa
ensumedioambiente.Laprincipalcausadeexposicinde animalesacuticosal
cianuro son las descargasinvoluntariasde solucionescon altos niveles de
cianuroenaguassuperficiales. Engeneral,laextraccindeoroyplataest
vinculadaconniveleselevadosyextremadamente txicosdecianuro,dadoque
sloavecesseutilizanreactivosconbajasconcentracionesdecianuroen
procesosdeconcentracin porflotacin.Elproblemanoexisteenloscasosen
quelassolucionesdecolasfuerontratadasantesdeserdescargadas. Hay
numerososejemplosde solucionesoriginadasenoperacionesdeoroyplata que
fuerontratadasantesdeserdescargadasenecosistemasacuticossensibles,
sinquese produjeranefectosambientalesdainos.
3. TCNICAS DE DESTRUCCIN DEL CIANURO DE
RESIDUOSSLIDOS Y LQUIDOS.
Despus de llevadas a cabo las prcticas y pruebas de cianuracin y
recuperado el oro o en galvanoplastia, despus de terminado el proceso de
recubrimiento, la solucin queda desprovista de oro y plata, pero sigue
conteniendo cianuro en una concentracin que est por encima de niveles
permisibles. Durante las dos dcadas pasadas, la industria qumica y
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minerometalrgica lograron grandes avances en la manipulacin de soluciones
residuales de cianuro para que no perjudiquen a la salud pblica ni al medio
ambiente, encontrando con frecuencia dos tecnologas:
Tratamiento de destruccin (oxidacin) y
Reciclado (recuperacin).
Los procesos disponibles de destruccin del cianuro se muestran a continuacin:
Procesos de degradacin natural:
VolatilizacinBiodegradacin
Degradacin solar/biolgica
Procesos de oxidacin:
Clorinacin alcalina
Sulfato de cobre
SO2/aireOzonizacin
Perxido de hidrgeno
Proceso Acidificacin/Volatilizacin/Reutilizacin AVR
cido sulfrico
Proceso de adsorcin.
Sulfato ferroso + carbn activado
Proceso electroltico
Oxidacin electroqumica
A continuacin se describen algunos de los ms importantes y ms utilizados
procesos de destruccin del cianuro o de su recuperacin. Lgicamente, cada
proceso de tratamiento tiene ventajas y desventajas, y no siempre resulta
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econmico y operativo cuando se aplica a flujos continuos o lotes o tratamiento
intermitente.
3.1 . DEGRADACIN NATURAL.
La degradacin natural en las pozas de tratamiento se lleva a cabo debido a la
interaccin de varios procesos como la volatilizacin, hidrlisis, fotodegradacin,
disociacin, oxidacin qumica y bacteriolgica, y precipitacin. La degradacin
natural puede verse influida por variables como las especies de cianuro en la
solucin y sus respectivas concentraciones, temperatura, pH, aireacin, rayos de
sol, presencia de bacterias, tamao de la poza, profundidad y turbulencia. Losmecanismos principales que controlan la degradacin natural del cianuro son la
volatilizacin del HCN y la disociacin de los complejos metlicos cianurados,
siendo esta ultima la etapa controlante del proceso.
La degradacin natural es un mtodo simple de disminucin de
concentraciones de cianuro, pero su xito depende de las especies de cianuro
presentes, el tiempo de retencin que la poza de almacenamiento puede proveer
y los niveles de cianuro residual esperados. Las mayores ventajas del proceso de
degradacin natural son los costos de capital y operacin bajos, no se conoce de
formacin de productos txicos, y se le puede usar como un pre-tratamiento. Este
proceso no es adecuado si el tiempo de retencin en la poza es limitado o si
existe peligro de toxicidad para la vida silvestre. Un diagrama ms detallado que
enfoca la degradacin natural del cianuro (ciclo del cianuro en relaveras), dentro
de los lmites de un depsito de relaves, se presenta en la Figura 16, donde
pueden observarse los factores principales que afectan la degradacin que se
considera y son:
pH,
Temperatura,
Irradiacin ultravioleta y
Aireacin.
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Fuente: Smith y Mudder 1996.
Figura 16 Ciclo del cianuro en agua residual estancada
3.2. PROCESO DE DEGRADACIN POR CLORINACIN
ALCALINA.
La clorinacin alcalina es un proceso qumico que consiste en la oxidacin y
destruccin de las formas de cianuro libre y cianuro WAD en medio alcalino (pH
de 10,5 a 11,5), donde el cloro se suministra en forma lquida o como hipoclorito
de sodio o clcico, llevndolo a la forma de CO2 y N2 causando la precipitacinde los metales pesados como hidrxidos en aproximadamente 1 a 1,5 horas y
2,75 partes de cloro por parte de cianuro.
En la prctica es mucho mayor, lo que depende principalmente de otros
compuestos oxidables como el tiocionato, el que se oxida en preferencia al
cianuro. Con este mtodo se logra obtener efluentes con concentraciones < 0,5
mg/l. El cloro residual presente como hipoclorito y cloroaminas en el agua residualpuede ser txico para la vida acutica, hacindose necesario un tratamiento de
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declorinacin, con la adicin de SO2 o sulfito de sodio. Las reacciones
involucradas en el Proceso de Clorinacin Alcalina son las siguientes:
Hidrlisis disolucin del gas cloro.
Cl2+H2O H+ + Cl- + HOCl
Formacin de hipoclorito de sodio a partir de gas cloro.
2NaOH + Cl2NaOCl +NaCl +H2O
El primer paso en la destruccin del cianuro usando hipoclorito o cloro en
forma de gas consiste en la oxidacin del cianuro para formar un cloruro de
ciangeno intermedio de acuerdo con las siguientes reacciones:
NaCN + Cl2CNCl + NaCl
Es una reaccin instantnea, independiente del pH.
NaCN+ NaOCl+H2OCNCl + 2NaOH
NaCN +Ca(OCl)2+H2O2CNCl+ Ca(OH)2
Con el elevado pH de la oxidacin, el cloruro de ciangeno intermedio se
hidroliza rpidamente a cianato, segn la reaccin:
CNCl + 2NaOHNaCNO +NaCl+ H2O
Esta reaccin ocurre entre 5 a 7 minutos y pH entre 10 11 y de 10 a 30
minutos cuando el pH es de 8,5 a 9. En consecuencia el primer paso de
oxidacin completa lleva unos 15 minutos a un pH de 10,5. El segundo paso de
la oxidacin comprende la hidrlisis del cianuro a amoniaco y carbonato, en
presencia de cloro o hipoclorito, segn la siguiente reaccin:
2NaCNO + 4H2O +3Cl2(NH4)2CO3 + Na2CO3 + 3Cl2
La hidrlisis necesita un tiempo aproximado de 1,0 a 1,5 horas, pero se suelen
emplear periodos de reaccin de ms horas. En condiciones normales de
presin y temperatura, la clorinacin alcalina elimina todas las formas de cianuro,
excepto los cianuros complejos de hierro y cobalto que son sumamente estables.Adems, el mantenimiento estricto de un pH mnimo de 10,5 en el tanque
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reactor, el control debe extenderse a la medicin del potencial redox de
oxidacin-reduccin (ORP) que debe ser mantenido en un nivel alto y en forma
automtica para garantizar un buen proceso de tratamiento del agua que
contiene cianuro. La Figura 17 representa un esquema en el cual la destruccindel cianuro se lleva a cabo en dos etapas automatizadas:
Fuente: Young, C y Jordan, T. 1995.
Figura 17 : Tratamiento del cianuro por clorinacin
1. El cianuro es oxidado a cianato, utilizando control de pH y ORP. En el primer
reactor se mide el pH y adiciona el hidrxido de sodio en solucin al 50 % para
elevar el pH a 10 ms. Se mide el potencial oxidacin-reduccin (ORP) del
agua residual y el gas cloro (Cl2) se inyecta automticamente hasta alcanzar
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un ORP de 400 mV o ms. La reaccin que seguidamente ocurre toma un
tiempo de 5 a 10 minutos y es como sigue:
NaCN +Cl2NaCNO + 2NaCl + H2O
2. El cianato es oxidado a nitrgeno y dixido de carbono. En el segundo
reactor, se mide el pH del agua residual, a la cual se inyecta cido
(usualmente cido sulfrico) para bajar el pH a ms de 7-8 (5; 8). El proceso
toma de 2 a 5 minutos. En el tercer reactor se mide los ORP y se inyecta
automticamente el gas cloro para alcanzar un ORP ms de 600 mV. La
siguiente reaccin ocurre entre 10 a 15 minutos:
2NaCNO + 3Cl2 +4NaOH6NaCl +2CO2 + N2 +2H2O
El cianuro es eventualmente convertido en un material inocuo que con el
agua tratada se puede eliminar. Pero, sin duda, an queda elementos y
sustancias que son tambin txicas para la vida acutica. Obviamente, todo
proceso no siempre da solucin total al problema; por ende, tiene ventajas y
desventajas.
Como ventajas se cita las siguientes:
1. Mtodo ampliamente usado, por tanto hay experiencia tcnica disponible
2. Reacciones completas y razonablemente rpidas.
3. La mayor parte de metales son precipitados como hidrxidos.
4. El Cloro est disponible en diversas formas.
5. Este proceso es adaptable a procesos continuos y discontinuos.6. Costo de capital relativamente bajo.
7. Puede automatizarse el control de las operaciones del proceso.
8. La primera etapa del proceso (oxidacin) es fcilmente controlable.
9. El tiocionato puede oxidarse con un incremento en el consumo de reactivos.
10. El proceso puede usarse en pulpas y en soluciones claras (aguas residuales).
Entre las desventajas ms notorias se puede citar las siguientes:
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1. El costo de los reactivos es alto, especialmente si se requiere de una
oxidacin completa, puesto que el tiocionato las tiosales y el amonio son
altos consumidores de cloro.
2. Se requiere automatizacin de la planta de tratamiento en lo que respecta
a control del pH para evitar la formacin de cloruro de ciangeno, el cual
es ms toxico para los humanos.
3. No se recupera cianuro.
4. Existencia de cloro residual en efluentes que pueden ser txicos para
especies acuticas.
5. Requiere el acoplamiento de otro proceso, como el del perxido dehidrgeno (H2O2).
3.3. PROCESO INCO, SO2/AIRE PARA LA DESTRUCCIN DEL
CIANURO.
Este proceso tiene dos versiones, a saber:
El Proceso Norandautiliza el SO2 puro o lquido de calidad industrial, el cual es
introducido en la disolucin o pulpa para bajar el pH hasta el intervalo de 7 9.
Luego se aade una solucin de sulfato de cobre en proporcin adecuada para
generar un efluente que contenga la concentracin deseada de cianuro.
El Proceso INCO elimina las distintas formas de cianuro por procesos
diferentes. Uno de los procesos efecta la conversin del cianuro WAD. Los
cianuros complejos de hierro se reducen al estado ferroso y se precipitan de
modo continuo como sales metlicas de ferrocianuro insoluble de frmula
general M2Fe(CN)6, donde M puede ser Cu, Ni o Zn. Los metales residuales
liberados de los cianuros complejos se precipitan en forma de hidrxidos. El
tiocionato tambin puede eliminarse, pero slo despus de haber sido
eliminado el cianuro (7; 20; 25; 29).
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Las reacciones fundamentales que estn involucradas en el proceso INCO,
SO2/Aire, para la destruccin del cianuro y sus etapas de oxidacin,
neutralizacin y precipitacin se describen a continuacin. Se supone que tantoel cianuro libre como el cianuro WAD se oxidan de acuerdo con las siguientes
reacciones:
CN- + SO2 + O2+Cu+2 + H2O CNO
- + Cu+2 + H2SO4
Me(CN) n2- + 4SO2 + 4O2 + 4H2O 4CNO
- +H2SO4 + Me2+
Donde n = 3 4.
Los consumos tericos de SO2 y de CaO como reactivos son de 2,5 mg
de SO2 por mg de cianuro WAD y 2,2 mg de CaO por mg de cianuro WAD.
Desde luego que en la prctica estas cantidades son mayores debido a otros
diversos factores. El tiempo de reaccin vara aproximadamente entre 20 y 120
minutos. La concentracin de cobre necesaria para un tratamiento continuo
depende de las caractersticas qumicas especficas del agua residual y debe
determinarse experimentalmente mediante ensayos en el laboratorio o en lainstalacin experimental. El xido de calcio, CaO, se utiliza para neutralizar al
cido formado en las reacciones [50] y [51], segn la reaccin:
H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2H2O (53)
La oxidacin del tiocionato, (SCN ), que generalmente se disminuye a 10 20
%, y la hidrlisis del cianato se producen de acuerdo con las siguientes reacciones:
SCN- + 4SO2 + 4O2 + 5H2O CNO- + 5H2SO4 (54)
CNO- + 2H2O OH- +NH3 + CO2
Segn INCO, la eliminacin del cianuro de hierro se inicia por la reduccin del
hierro del estado frrico a ferroso de acuerdo con las siguientes reacciones:
2Fe+3 + SO2 + 2H2O Fe+2 + SO42- + 4H+
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2Fe(CN)63- +SO2 + 2H2O Fe(CN)6
4- + 4H+ +SO42-
El cianuro complejo ferroso se elimina despus mediante precipitacin con Cu,
Zn o Ni de acuerdo a la siguiente reaccin:
2Me++ + Fe(CN)64- + H2O MeFe(CN)6.H2O
Donde Me = Cu, Zn o Ni
Los metales residuales que quedan en la solucin se precipitan en forma de
hidrxidos segn las siguientes reacciones:
2Cu++ + SO32- +O2 + H2O + OH- 2Cu(OH)2 + SO42- (59)
Ni++ + 2OH-Ni(OH)2 (60)
Zn++ + 2OH-Zn(CN)2 (61)
El cido formado durante el proceso se neutraliza con cal o soda
custica, que se adiciona para mantener el pH en el intervalo de 8 a 10. Si el
pH flucta salindose de este intervalo ptimo, conduce a disminuciones en el
rendimiento del proceso; en onsecuencia; se debe determinar
experimentalmente el valor del pH ptimo que maximiza la eliminacin del
cianuro y de los metales pesados. La temperatura entre 5C y 60C afecta poco
al rendimiento de este proceso. Este proceso se muestra en las Figuras 18 y
19.
Las variables principales del proceso son:
El tiempo de retencin.
El volumen de aire,
La dosificacin de cobre.
El pH y
La velocidad del oxidante.
La cantidad de SO2 y de otros reactivos se ajusta en funcin de la
concentracin de cianuro WAD en la solucin o pulpa y se determina mediante
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evaluaciones en el laboratorio metalrgico-ambiental o en la instalacin
experimental.
El CYTED ha propuesto otras tecnologas aplicables al proceso INCO.
Como ya se ha visto lneas arriba, las reacciones de oxidacin del cianuro libre
y como complejo en este proceso se realiza con oxgeno en presencia de SO2
.El poder reductor de este reactante puede ser sustituido por otros reductores
qumicos que contienen SO2 como predecesor en su proceso de fabricacin y
que sin embargo pueden sustituir al SO2 en las reacciones de destruccin del
cianuro, eliminando los riesgos tanto fsicos como ambientales que implica el
uso directo del SO2. Los reductores qumicos derivados del SO2 que son
activos en la destruccin de cianuros se dan a continuacin, a saber (46):
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Bisulfito de amonio.
Bisulfito de sodio.
Metabisulfito de sodio.
Sulfito de sodio.
A. Destruccin del cianuro libre y cianuro WAD con bisulfito de amonio.
Las reacciones que se llevan a cabo son:
Na+ + CN- +NH4HSO3 + O2 NCO- + Na+ + NH4HSO4 (62)
Me(CN)4Na2 + 4NH4HSO3 + 4O2 4NH4CNO +2NaHSO4 + Me(HSO4)2 (63)
B. Destruccin del cianuro libre y cianuro WAD con sulfito de sodio
Las reacciones que se llevan a cabo son:
NaCN + Na2SO3 + O2NaCNO + Na2SO4 (64)
Me(CN)4Na2 + 7/2O2 4NaCNO + 2Na2SO4 + MeSO4 (65)
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C. Destruccin del cianuro libre y cianuro WAD con bisulfito de sodio
Se producen las siguientes reacciones:
NaCN + NaHSO3 + O2NaCNO + NaHSO4 (66)
Me(CN)4Na2 + 4 NaHSO3 + 4 O2 4 NaCNO + 2NaHSO4 + Me(HSO4)2 (67)
D. Destruccin del cianuro libre y cianuro WAD con metasulfito de sodio.
Este proceso se muestra en la Figura 20. En este proceso se dan las siguientes
reacciones:
2NaCN + Na2S2O5 + H2O 2NaCNO + 2NaHSO4 (68)
Me(CN)4Na2 + 2Na2S2O5 + 4O2 + 2H2O 4NaCNO + 2NaHSO4 + Me(HSO4)2 (69)
E. Destruccin del cianuro libre y cianuro WAD con tiosulfato de amonio.
Est representada por las reacciones siguientes:
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NaCN+ (NH4)2S2O3 +1/2 O2NaSCN+[NH4]2SO4 (70)
Me(CN)4Na2 + 4(NH4)2S2O3 + 2O2 4 NH4SCN + Na2SO4 + MeSO4 + 2(NH4)2SO4
(71)
Tambin en este caso se emplea el cobre, Cu2+, como catalizador y es
suministrado como CuSO4.5H2O en una concentracin de 25 mg/l, Figura 21.
Fuente: Smith, A. y Mudder, T. 1991.
A B
Figura 21 A) efecto del pH B) efecto del cobre
En la Figura 21 A) se muestra la influencia del pH sobre el proceso, donde el
pH ptimo de operacin est en el rango de 8 a 10 y el control del pH se realiza
mediante la adicin de cal o caliza. En la Figura 21 B) se muestra el efecto del
cobre en el proceso expresado en concentracin y que slo se adiciona si es
necesario.
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3.4. EL PROCESO DE PEROXIDO DE HIDRGENO H2O2.
Se han desarrollado dos procesos los cuales utilizan el perxido de
hidrgeno para la destruccin oxidante del cianuro libre y los complejos de
cianuro. El primer proceso conocido como Proceso Kastone, fue originalmente
propuesto por la Dupont, 1974 y por Mathre y Devries, 1981. Este proceso
utiliza una solucin de perxido de hidrgeno al 41 % con unos pocos mg/l de
formaldehdo y cobre. El segundo proceso fue desarrollado por
DegussaCorporation, empleando una solucin de perxido de hidrgeno ysulfato de cobre en varias concentraciones, aunque es comn no emplear las
sales de cobre, debido a la presencia de este metal dentro de los minerales
tratados; la reaccinfundamental es:
CN- +H2O2 CON- + H2O (72)
Adems, tambin se dan las siguientes reacciones:
Me(CN)42- + 4H2O2 + 2OH
- Me(OH)2(slido) + 4 CNO
- + 4H2O (73)
2Cu++ + Fe(CN)64- Cu2Fe(CN)6(slido) (74)
CON- +2H2O CO32-
+ NH4+ (75)
El perxido de hidrgeno en presencia de cobre oxida al cianuro libre a
cianato como se ve en la ecuacin [72]. El cianuro combinado con cadmio,
cobre, nquel y cinc (cianuros WAD) se oxidan tambin a cianato durante el
proceso. Los metales que quedan libres durante la oxidacin se precipitan en
forma de hidrxidos hasta alcanzar una concentracin final que depende del pH
del proceso, segn indica la reaccin [73]. Los compuestos de cianuro ferroso
se combinan con el cobre libre en disolucin para formar un complejo insoluble
representado por la ecuacin [74]. El pH ptimo para la eliminacin de metales
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despus de la destruccin del cianuro es 9,0 9,5, si bien el proceso funciona
en un amplio intervalo de valores de pH. Un pH inferior a 9,0 es ptimo para la
precipitacin de cianuros de hierro, pero dado que la eliminacin de metales
tiene generalmente mayor importancia que la eliminacin de cianuro de hierro,es preferible un pH ms elevado en el proceso. Generalmente, no hace falta un
ajuste de pH como ocurre en otros procesos de tratamiento qumico (35; 25;
56). Este proceso se muestra en la Figura 22 (40; 20; 29).
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO.
Las ventajas son:
1. Los costes de capital son iguales o menores que los correspondientes a otros
procesos de tratamiento qumico.
2. El proceso es relativamente sencillo de diseo y funcionamiento.
3. Pueden reducirse a contenidos ambientalmente aceptables todas las formas de
cianuro, incluidos los complejos que contienen hierro.
4. Los metales pesados se reducen apreciablemente por precipitacin.
5. El proceso es adaptable a operaciones de tratamiento de tipo continuo y
discontinuo.
6. El proceso se ha empleado en el tratamiento de pulpas, disoluciones de
proceso clarificadas y soluciones de lavado de lixiviacin en pila.
7. El proceso ha demostrado ser eficaz en laboratorio, en instalacin experimental
y en funcionamiento a escala industrial.
8. No hace falta una regulacin muy estricta del pH.
9. No es necesaria la automatizacin, pero s es recomendable para optimizarlo.
10. El proceso no produce cantidades grandes de lodo residual y no introduce
cantidades apreciables de slidos disueltos.
11. No es preciso abonar derechos de licencia.
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Las desventajas son:
1. El costo y consumo de sulfato de cobre y de perxido de hidrgeno como
reactivos pueden ser excesivos.2. El proceso no elimina el amoniaco ni el tiocionato.
3. Puede ser preciso un tratamiento suplementario si las concentraciones de
amoniaco, tiocionato y metales en el efluente residual sobrepasan los
niveles ambientalmente aceptables.
4. El cianuro no se recupera.
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3.5. PROCESO DE RECUPERACIN DEL CIANURO CON
CIDOSULFRICO (AVR)
En el manejo de las soluciones de cianuro, se adoptan esfuerzos importantespara garantizar que el pH se mantenga siempre en medios alcalinos, para que el gas
txico cianuro de hidrgeno no sea puesto en libertad.
Fuente: Young, C y Jordan, T. 1995.
Figura 23 : Proceso AVR
El proceso Acidificacin-Volatilizacin-Recuperacin (AVR) es contrario a
este principio. El pH de la solucin de cianuro es menor a 10,5 (7 a 9,5), por
adicin de cido sulfrico a fin de que se forme el gas HCN. Este gas puede
entonces ser absorbido en una solucin de NaOH, segn las reacciones [76] y
[77] (20; 29):
CN
-
+ H
+
(acuoso)
HCN(gas) (76)
-
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HCN(gas) + NaOH(acuoso)NaCN(acuosos) (77)
El proceso Acidificacin-Volatilizacin-Neutralizacin (AVR) para la
recuperacin del cianuro se muestra en la Figura 23.
CONCLUSIONES
Se pudo observar que todos los mtodos logran disminuir la toxicidad del efluente, ya
que bajan tanto la concentracin de los cianuros as como de los metales.
En la mayora de los casos, el consumo de reactivo es proporcional a la cantidad de
cianuro en solucin. Pero la rata reactivo/cianuro aumenta a medida que la
concentracin de cianuro disminuye.
De los mtodos probados, el que mejor resultados dio es el proceso con dixido de
azufre y aire debido a su eficiencia as como su constancia. Esto ltimo es deducido
ya que la rata reactivo/cianuro se mantuvo en todas las pruebas y esta rata fue
obtenida en las pruebas con soluciones preparadas.
De acuerdo a los resultados obtenidos, los mtodos, si bien lograron reducir la
toxicidad inicial del efluente, de acuerdo a las normas para agua de desecho, las
soluciones resultantes an no pueden ser clasificadas como un efluente final de una
planta cianuradora.
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C.I.M. Bulletin, 80: 108114.
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