gestiÓn del cianuro y oxÍgeno en plantas de...

GESTIÓN DEL CIANURO Y OXÍGENO EN PLANTAS DE

CIANURACIÓN DE ALTO RENDIMIENTO

Javier Jara Valencia, M.Sc, Ph.D

[email protected]

Javier Jara 25/06/2015

OBJETIVOS

• Divulgar los alcances de una nueva tecnología probada en plantas para optimizar el uso del oxígeno: Canadá y África

• Compartir los conocimientos y estrategias en el control de cianuro libre

• Ambos objetivos apuntan a disminuir costos de operación:

• Mejorar la utilización del oxígeno y parámetros de operación

• Reducción de consumo de cianuro


EFECTO DE SULFUROS METÁLICOS

•


IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

•

D.O, mg/L CN. mg/L Au, mg/L

8 52 197

40 260 985

CN-

O2

Javier Jara 25/06/2015 Javier Jara 25/06/2015


SCN-

CN-

O2 M(CN)-n

OH--

precipitado


CONSUMO DE CIANURO DEBIDO A PIRITA

• Precio NaCN = 3.5 $/kg

• Impacto negativo en costo de operación y medio ambiente

kg NaCN/tonne mineral Costo US $/día

Eq. 1 Eq. 2 Eq. 6 Eq. 1 Eq. 2 Eq. 6

6.54 1.63 0.003 22890 5705 10.5



•

Idealmente la película de hidróxido metálico: Pasiva la superficie de minerales reactivos: pirrotita, chalcopirita, pirita, etc Disminuye la cinética de disolución de sulfuros metálicos Disminuye consumo de cianuro


EQUILIBRIO DE LAS ESPECIES HCN Y CN- EN FUNCIÓN DEL PH

• HCN no disuelve oro

• P vapor ~ 1 atm

• Volatilización

• Gas tóxico y pérdidas de cianuro

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

3 5 7 9 11 13

pH

HCN

CN -

pH 8.4 9.3 10.2

CN-, % 10 50 90

Fra

cció

n m

ola

r


Cianuración de Oro Asociado a Minerales de Cobre

Mineral Fórmula % de cobre total disuelto (*)

23 o C 45 o C

Azurita 2CuCO3.Cu(OH)2 94.5 100.0

Chalcosita Cu2S 90.2 100.0

Cuprita Cu2O 85.5 100.0

Bornita FeS.2Cu2S.CuS 70.0 100.0

Enargita 3CuS.As2S5 65.8 75.1

Chalcopirita CuFeS2 5.6 8.2

Cobre consume cianuro y oxígeno, retarda la velocidad de disolución de oro, contamina la solución


COMPLEJOS DE CIANURO DE COBRE

Bajo condiciones de cianuración de oro, el di-cianuro,

tri-cianuro y tetra-cianuro existen, con

predominancia de tri-cianuro


DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DE CUPROCIANURO

• Cálculos de equilibrio termodinámico permiten obtener el diagrama de distribución de especies del sistema cobre-cianuro-agua, en función del cobre y cianuro total y pH

• Para la construcción de los diagramas de distribución de especies es necesario resolver los balances de masa para el cobre total y para el cianuro total

• CuT = [Cu+] + [Cu(CN)2-] + [Cu(CN)3

2-] + [Cu(CN)43-] + {CuCN(s)}

• CNT = [CN-] + [HCN] + 2[Cu(CN)2-] + 3[Cu(CN)3

2-] + 4[Cu(CN)43-] +

{CuCN(s)}

• Estas ecuaciones se resuelven simultáneamente conociendo las constantes de estabilidad para las especies cuprocianuro



0

20

40

60

80

100

120

9 10 11 12 Esp

eci

es

de

CN

, %

pH

CN total=500 g/L ; Cu total=305mg/L

CN libre HCN DiCN TriCN TetraCN

0

20

40

60

80

100

120

0.5 5 50 100 122 163 200

CN

-Cu

, %

Cu, mg/l

CN total=200 mg/L, pH=11

CN libre

HCN

DiCN

TriCN

TetraCN



CN total,mg/L CN libre, mg/L

614 8.5

716 107.4

818 378.0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1000 2000 3000

CN

lib

re, %

CN total, mg/L

500 mg/L Cu, pH=11 Cianuro libre: • Mantener el proceso operando • No agregar cantidades extra de

cianuro


MEDICIÓN DE CIANURO LIBRE

•


ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE

• Titulación potenciométrica

• Se mide el potencial de la solución durante la titulación con nitrato de plata

• Cuando el potencial tiene un gran cambio, es posible determinar el punto final de la titulación

• En soluciones que contienen cobre, no existe un gran cambio en los valores de potencial y la determinación de cianuro libre es complicada

• Breuer y Henderson (ALTA 2010 Gold Symposium, Perth, Australia) sugieren el método de cambio de potencial


MEDICIÓN DE CIANURO LIBRE

Po

ten

cia

l, m

V

Cianuro total: 100 mg/L,

Cobre: 30 mg/L

KI: línea discontinua

Rodanina: línea punteada

Termodinámico: línea

sólida



100 mg/L CN, 60 mg/L Cu

CN libre mg/L Error, %

Termod 24.3

KI 39.0 56.0

Rodanina 55.2 121.0

Cambio de potencial”

27.0 8.0

100 mg/L CN, 30 mg/L Cu

CN libre mg/L Error, %

Termod 61.9

KI 65.6 4.5

Rodanina 78.6 25.2

Cambio de potencial”

63.0 0.3



• Otros • Electrodo de ion selectivo • Amperometría (potencial constante)

• Interferencias • Sulfuro, tiosulfato,tiocianato, etc

• Medidores en línea • Potenciometría (Australia, Alemania) • Amperometría (Sud África, Mintek)


USO DE OXIGENO: PELIGROS Y PRECAUCIONES

• Enriquecimiento del aire con oxígeno

• Oxígeno solo no produce ignición

• Elementos:

• Calor, combustible, y oxígeno • Remover oxígeno

• Disminuir la concentración de oxígeno (CO2, N2)

• Bajar la temperatura del combustible • Remover o dispersar el combustible


USO DE OXÍGENO: PELIGROS Y PRECAUCIONES

• Seguir los procedimientos de seguridad en el uso de oxígeno indicado por la compañía de gases

• Evacuar el oxígeno remanente • No usar aceites o grasas en

contacto con oxígeno


NECESIDAD DE OXÍGENO EN MINAS DE ORO: ENCUESTA

•kg O2/tonne de mineral

•kg O2/h/tanque

•Utilización

•Perfil optimo de O2 disuelto

•Pre-oxidación

•Potencia de agitadores

•Tipo de difusores


TIPOS DE OXIDACIÓN

• Minerales que consumen altas

cantidades de cianuro:

Oxidación superficial

• Oro esta encapsulado en una

matriz de sulfuro metálico:

Lixiviación para destruir la matriz

Uso de autoclaves:

170-200 oC, 15-30 atm, po2 4-15 atm

Reactive sulfide

SiO2


TRANSFERENCIA DE OXÍGENO Y REACCIÓN

• Satisfacer la demanda de oxígeno. Asegurar la disolución del oro • Medir la demanda de oxígeno (estequiometría es aproximada)

R1 R2

R3

Liquido Ore Gas

D.O

C*

Cs


FACTORES QUE AFECTAN LA ABSORCIÓN DE OXÍGENO

•


EFECTO DE LA ALTURA EN LA SOLUBILIDAD DE OXÍGENO C*

kg de O2 en 1000 m3 agua 30oC

Altura, m g O2 %

0 7.56

1000 6.70 89

2000 5.94 79

3000 5.26 70

4000 4.65 62

• Aire por oxígeno: solubilidad ~ 5 veces • Aumentar kLa

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1000 2000 3000 4000

mg

O2

/L

Altura, m

0 C

10 C

20 C

30 C

40 C


DEMANDA DE OXÍGENO

Reactive sulfide

Silicatos

Separable

Fijo


Técnica para determinar el consumo y transferencia de oxígeno

0

5

10

15

20

25

0 500 1000 1500 2000

DO

, m

g/L

Time, min

SS at 150m3/h

OUR1

150m3/h

OUR2

SS 80m3/h

Calcular: OUR kLa D.O (S.S)


Técnica para determinar el consumo y transferencia de oxígeno

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

30.0 35.0 40.0

D.O

, mg

/L

Tiempo, min

9.97

9.98

9.99

10

10.01

10.02

10.03

30 35 40

pH

Tiempo, min -125.0

-120.0

-115.0

-110.0

-105.0

-100.0

30.0 35.0 40.0

mV

Tiempo, min


EJEMPLOS INDUSTRIALES

Planta Tanque O2 Dimensiones tanque, m Dispersor Agit, kW

kg/h Diam Altura Vol, m3 Total Effect CN 1 160 14.0 16.0 2300 1 Mixpro 93 75

A CN 2 106 14.0 16.0 2300 1 Mixpro 93 75

280 T ore/h CN 3 53 11.2 14.0 1280 1 Mixpro 75 60

50 % solids CN 4 37 11.2 14.0 1280 1 inv cone 75 60

CN 5 33 11.2 14.0 1280 1 inv cone 56 45

CN 6 29 11.2 14.0 1280 1 inv cone 56 45

B

6 T ore/h Pre-oxid. 20 4.0 4.5 50 1 Mixpro 11 9

40 % solids


DISPERSORES


RESULTADOS DE PLANTAS A Y B

Planta Tanque kLa, h-1 Dispersor

Tanque Water Iones

A

CN 1 2.21 6.59 16.30 Mixpro: 1

CN 1 2.16 5.54 15.21 Mixpro: 1

CN 1 2.27 5.54 15.21 Mixpro: 1

CN 1 1.76 4.23 13.65 Mixpro: 1

CN 2 2.26 5.76 15.45 Mixpro: 1

CN 2 2.44 4.52 14.02 Mixpro: 1

CN 3 2.27 4.62 17.21 Mixpro: 1

CN 4 2.10 3.87 16.02 Inv cone: 1

CN 5 2.16 3.26 12.81 Inv cone: 1

CN 6 1.19 3.05 12.48 Inv cone: 1

B

Pre-oxid 11.27 17.13 59.92 Mixpro: 1

Pre-oxid 11.62 13.08 53.80 Mixpro: 1

Pre-oxid 9.09 13.08 53.80 Mixpro: 1

Pre-oxid 11.66 11.06 50.30 Mixpro: 1 Javier Jara 25/06/2015

RESULTADOS PLANTAS A Y B

Planta Tanque Utilizacion Rango cte DO critico

Inyeccion Transporte Demanda O2, % D.O, mg/L mg/L

CN 1 99 79 115 79.8 13-16 13

CN 1 160 78 115 48.8 15-20 15

CN 1 160 81 115 50.6 15-19 15

CN 1 226 65 115 28.8 18-23 18

CN 2 106 95 69 65.1 8-15 8

CN 2 173 98 69 39.9 8-16 8

CN 3 53 39 42 73.6 8-18 8

CN 4 37 23 29 62.2 8-22 8

CN 5 33 24 17 51.5 8-19 8

CN 6 29 21 18 62.1 8-22 8

Pre-oxid 32.4 7.3 6.8 20.9 18-25 18

Pre-oxid 18.9 14.7 6.8 35.8 7-14 7

Pre-oxid 18.9 13.3 6.8 35.8 8-12 8

Pre-oxid 13.5 16.1 6.8 50.1 5-9 5

Oxigeno, kg/h

A

B


PLANTA A

0

50

100

150

200

250

0 2 4 6 8

kg

Ox

íge

no

/h

Tanque #

Reactive sulfide

Silicatos

Perfil de Demanda de oxígeno


INFORMACIÓN INDUSTRIAL: PLANTA C

Tanques pre-oxid 1

Tanques cianuración 9

Volumen tanque, m3 2 600

Tone ore/h 300-500

Total CN addition, g/t 600

Tiempo residencia, h 40

Temp pulpa, oC 40

O2 a 40 oC, 500 m 32

Grado Au, g/tonne 2.5 a 3.5

Au recovery Limited by O2

Tonne O2/day 12

kg O2/tonne 1 – 1.7


INFORMACIÓN INDUSTRIAL: PLANTA C

O2


RESULTADOS: PLANTA C

Tanque Test #

Oxígeno, kg/h Utilización

Inyección Transporte Demanda O2, %

Pre-oxid 1 290 136 65 22

Pre-oxid 2 257 162 94 37

Pre-oxid 3 181 128 91 50

CN 1 1 160 31 3 2

CN 1 2 120 16 7 7


RESULTADOS: PLANTA C

0 5

10 15 20 25 30 35 40 45

0 5 10 15

DO

, m

g/L

Tank #

Perfil de DO en planta C

1-Dec 2-Dec

3-Dec 4-Dec

5-Dec 6-Dec

9 Dec AL


EN CADA TANQUE INDUSTRIAL ES NECESARIO CONOCER:

• • Fijar óptimo DO • Fijar el flujo de oxígeno al

tanque (kg/h) • Selección de dispersor • Necesidad de etapa de pre-

oxidación


NECESIDAD DE OXÍGENO EN MINAS DE ORO: ENCUESTA

•kg O2/tonne de mineral

•kg O2/h/tanque

•Utilización

•Perfil optimo de O2 disuelto

•Pre-oxidación

•Potencia de agitadores

•Tipo de difusores


• Tecnología para optimizar el uso de oxígeno o aire

• Mediciones en planta (escalamiento)

• Fácil toma de datos

• Tecnología probada: Canadá, Sud África, Mali

• Beneficios

• Ahorros significativos en consumo de oxígeno

• Determinación de D.O para optimizar disolución

• Ayuda en toma de decisiones respecto a la adquisición de agitadores o dispersores


GRACIAS POR SU ATENCIÓN!

[email protected]


Efecto del oxígeno en la superficie del grano de sulfuro


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