Avances en el estudio de electrodeposición de oro de soluciones de cianuro diluido

En el presente trabajo, los recientes avances obtenidos en el estudio de los procesos de electro obtención del oro de soluciones cianuradas, son revisados. Investigaciones hicieron un mejor entendimiento del mecanismo cinético de la electrodeposición catódica y el rol de las diferentes variables del proceso, son reportados. Cálculos básicos requeridos para determinar el área catódica correspondiente para una determinada producción y los cálculos del coeficiente de transferencia de masa por el método de las correlaciones, son indicados.

Introducción

Cementación con el polvo de zinc (proceso Merril Crowe) o adsorción con carbón activado, son eficientes, económicas y técnicas alternativas para obtener la precipitación de oro de soluciones de cianuro diluido. Esto no ocurre usando el método de electrolisis, por q como un método de recuperación, esto no fue posible hasta hoy para ser aplicado en un nivel industrial en el proceso de recuperación directa de oro.La solución electrolítica necesita una alta CC electrolítica de lo usual el cual es obtenido por un previa absorción y desorción con carbón activado.La desorción de oro obtenido por diferentes métodos de concentración de 500 – 5000 mgr. de oro/Lt. Bajo estas condiciones el posible realizar unas electrodeposición optima. Sin embargo la electrodeposición directa de oro de soluciones de cianuro fue previsto.resultados promisorios fueron obtenidos a escala de laboratorio usando electrodos tridimensionales o celdas electroliticas de superficie extendida.Estas fueron intensamente aplicadas para recuperar metales de fluentes industriales, existiendo una gran cantidad de metodos simples y sofisticados en uso.Algunos de estos nuevos modelos de celda sirvieron para desarrollar equipos modernos para la electrodeposición de oro.

Antecedentes de los Métodos directos y convencionales

Las investigaciones fueron hechas en la USBM sobre el proceso de electrodeposición directa usando una celda zadra modificada. Este estudio analizo la influencia de la conductividad de la solución la cual incremento por el uso de hidróxido de sodio en lugar de cal en lixiviación y por la recirculación interna de la solución dentro de la celda.En un trabajo similar Brandon estudio la influencia de la conductividad de la solucion, l efecto de concentración del cianuro libre, las impurezas existentes (metales base), el consumo de potencia electrica y eficiencia de corriente. Ellos demostraron que la recuperacion de oro decrece en un tiempo dado si :- El pH es menor de 13.- Mas de 10 mgr/lt de Fe, Cu, Zn o Hg estan presentes en la solucion.- La cc de cianuro libre incrementa, la conductividad de la solucion baja.

Recuperaciones mayores al 96% en una hora por 5 mgr/Lt de concentracion, con un consumo de energia de 112 Kwh/Kg. Y una eficiencia de corriente de 3.3 % fueron reportados. El coeficiente de transferencia de masa fue calculado por un simple reactor

electroquimico y comparado con los resultados de una celda Mintek tales datos fueron aplicados para calcular el area del electrodo requerido. Un estudio económico basado en la producción de 14 Kg de oro/dia fue realizado y comparado con una activación, desorción y electrodeposición de una instalación de carbón resultando que la electrolisis directa es más cara. Sim embargo este pudo ser aplicado en operaciones a una escala pequeña donde mas concentraciones de oro seria aceptables en las salida de las celdas.Paul diseño y construyo una celda una celda de electrodeposición de (concentrado) soluciones de oro cianurado (50-2000 mgr Au/Lt). Los datos fueron obtenidos de varias plantas sudafricanas desarrollando el proceso en terminos de modelos generales y describiendo la operación de electrodos porosos en la cama (celdas con catodos de lana acero tipo Zadra). Esto hizo posible la designación de un parámetro, la “longitud característica”.Garcia escribio una unidad electrolitica permitiendo directamente la electrodeposición de oro de 2 – 10 mgr Au/Lt de solucion en el laboratorio, a escalas pilotos y semiindustriales. Un ajusto de las variables operativas del proceso fueron desarrolladas y una celda electrolicica, la celda ACIIM fue diseñada desarrollando experimento con soluciones oro-cianuro produciendo recuperaciones de mas del 95%. La influncia negativa del ion Calcio, baja conductividad y bajo pH en la recupuracion fueron determinados.

Variables de la electrodeposición de Oro

Potencial catódico:La electrodeposición de oro ocurre en un potencial que depende del substrato usado y de las condiciones del proceso. La velocidad de deposición podría ser controlada por el potencial del electrodo, por la difusión de los iones AuCN2 en la superficie del electrodo o por la absorción de estos iones en la superficie de la interfase.Una tipica distribución del potencial a traves del grosor de electrodo de la cama porosa es mostrado en la figura 1. el maximo potencia fue obtenido en ambos lados del del catodo recubriendo los anodos. La velocidad de deposición de oro podria ser controlada cinéticamente en las distancias interiores, mientras no ocurra deposicion en las distancias exteriores.El flujo del electrolito en una sección tan inactiva es difícil de eliminar en celdas con electrolito y flujos perpendiculares entre ellos. Esto puede ser restringido controlando el grosor del cátodo , el cual es mayormente de 20 a 40 mm.

Flujo de la solución:La eficiencia de recuperación del oro baja con el incremento del flujo de solución. Este valor deberia ser determinado experimentalmente no excediendo los 8 m3/hr. Para obtener una CC final de oro (el mas bajo posible) en la celda, una celda con alto coeficiente de transferencia de masa combinado con un alto grado de extracción por cada etapa es requerido.Como sea en la celdas con electrodos estacionarios no es posible maximizar ambos parámetros simultáneamente por que un alto coeficiente transferencia de masa requiere una alta velocidad de flujo para reducir el tiempo de residencia y por lo tanto conversión.La solución para estos dos requerimientos podrian ser dados por un reactor rotatorio de cama fija.

Cuando ambas celdas de electrodeposición convencional de oro son consideradas, la importancia de la dirección del flujo de la solucion con relacion al flujo de corriente electrica es notable.

Ratio oro/lana de acero:Tan pronto como el oro es depositado el oro en la lana de acero la eficiencia de la celda disminuy. Este efecto fue mas notorio en celdas cilindricas. La lana de acero podria ser cargado hasta con 6 Kg Au / Kg de lana de acero.

Conductividad de la solucion y la temperatura:La eficiencia de la recuperacion de oro incrementa considerablemente con el incremento de la conductividad de la solucion y la temperatura.En la fig 3 la influencia de la conductividad sobre la distribución del potencial en el compartimiento catodico es mostrado. Electrolitos de alta y baja conductividad son mstrados en la figuras 3a y 3b respectivamente.

Productividad especifica:La productividad especifica indica la cantidad de metal producida por unidad de tiempo y el volumen de celda representando la relacion “productividad-inversion”, expresado en Kg/seg/m3 . Esto es tambien llamado “espacio y tiempo de producción”, muy util para comparar las diferentes tipos de celdas. Los dos reactores electroquimicos tipicos son: el reactores con revolvimiento perfecto y reactor con piston de flujo.

Eficiencia de corriente:Es sabido que la cantidad de corriente efectivamente usada para depositar metal en el catodo en relacion a la corriente dada en el proceso. Parte de esta corriente ultima podria ser consumida descargando otras soluciones ionicas. En el proceso de electrodeposición el oro es depositado con muy bajas densidades de corriente. En la figura 5 eficiencias de corriente obtenidas en la funcion de la concentración de oro en la solucion expresada en gr/m3 (ppm), es mostrada.