trabajo final - eliminacion del arsenico y mercurio de los concentrados de cobre (3) (2)

7/17/2019 Trabajo Final - Eliminacion Del Arsenico y Mercurio de Los Concentrados de Cobre (3) (2)

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FACULTAD DE INGENIERÍASCARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

CURSO:

DISEÑO EN INGENIERÍA

TEMA:

ELIMINACIÓN DEL ARSÉNICO Y EL MERCURIOEN LOS CONCENTRADOS DE COBRE

REALIZADO POR:

BEDOYA VALDARRAGO, JULIOCUAQUIRA BERNAL, JESÚS ENRIQUE

GONZÁLEZ ARIAS, MARCO ELINIETO MANRIQUE, ÁNGEL RODRIGO

AULA: 23 CICLO: IV TURNO: NOCHE

DOCENTE:

ARQ. ETHIEL SUBIA CANLLA

AREQUIPA – PERÚ2014



AGRADECIMIENTOS

Damos infinitas gracias…

A Dios, por el camino recorrido….

A nuestro maestro, por ser fuerza y templanza…

A nuestros padres, por su amor y apoyo…

A nuestros amigos leales y sinceros…

A la vida…. Por lo aprendido y aprehendido.



ÍNDICE

Pág.

RESUMEN 1

INTRODUCCI N 2

CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 3

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 3

1.3 OBJETIVOS 3

1.3.1OBJETIVO GENERAL 3

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 3

1.4 MARCO TEÓRICO 4

1.4.1 ANTECEDENTES 4

CAPITULO II

ELIMINACIÓN DEL ARSÉNICO EN LA

METALURGIA DEL COBRE

2.1. ¿QUÉ PAPEL JUEGA EL ARSÉNICO EN LA INDUSTRIA MINERA? 7

2.2. INFORMACIÓN GENERAL 7

2.3. FUENTES NATURALES DE ARSÉNICO 7

2.4. ACTIVIDADES HUMANAS QUE INTENSIFICAN LA LIBERACI N DE. ARSÉNICO

8

2.5. EL ARSÉNICO EN LA INDUSTRIA MINERA 8

2.6. ¿CÓMO EVITA LA INDUSTRIA MINERA LA CONTAMINACIÓN POR .. ARSÉNICO?

8

2.7. PRODUCCI N DE ARS NICO 9

2.8. PRIMER PLANTA PARA ELIMINAR EL ARSÉNICO DEL COBRE 9

2.9. CONTROL DEL ARSÉNICO POR PRECIPITACIÓN CONTROLADA 9

2.10. ALTERNATIVAS PARA EL TRATAMIENTO DE CONCENTRADOS DE. ENARGITA 10

2.10.1. PROCESOS DE TOSTACI N 11

2.10.2. PROCESO PLATSOL 12

2.10.3. PROCESO GEOCOAT 12

2.11. LA QUÍMICA DEL ARSÉNICO EN SOLUCIONES 13

2.11.1. TRATAMIENTO DE LOS EFLUENTES ARSENICALES Y. FIJACIÓN DE ARSÉNICO

13



2.12. VENTAJAS Y DESVENTAJAS CON OTRAS TECNOLOGÍAS 14

2.13. INMOVILIZACIÓN DE ARSÉNICO A TRAVÉS DE . . .. SOBRESATURACIÓN CONTROLADA

14

2.14. PERSPECTIVA ECONÓMICA 15

2.15. RECUPERACI N DEL METAL POR CADA TECNOLOG A 16

CAPITULO III

ELIMINACIÓN DEL MERCURIO EN LA


3.1. INFORMACIÓN GENERAL 17

3.2. FUNDICIÓN INDUSTRIAL 18

3.3. LA AMALGAMACI N 19

3.4. REFOGADO O QUEMADO DE LA AMALGAMA 19

3.5. LA RETORTA 203.6. TIPOS DE RETORTA 20

3.6.1. RETORTAS DE CIRCUITO CERRADO ( RETORTA .. CONVENCIONAL)

20

3.6.2. RETORTA COMUNAL O ESTACIONARIA 21

3.7. VENTAJAS DEL USO DE LA RETORTA 21

CONCLUSIONES 22

BIBLIOGRAFÍA 23



RESUMEN

En esta investigación, titulada “ELIMINACIÓN DEL ARSÉNICO Y MERCURIO DELOS CONCENTRADOS DE COBRE”, logramos saber cómo es que se trabajan losconcentrados de cobre en la minería para obtener un producto final puro, libre demetales pesados.

La materia prima para la obtención de metales, como el cobre, está constituido por concentrados del metal cada vez más complejos que contienen otros metalespesados, fracciones de los cuales son volatilizados y recuperados antes de la plantade ácido sulfúrico que se instala para el control del dióxido de azufre.

Los metales pesados incluyen arsénico, plomo y mercurio, siendo muy importante laeliminación del mineral de interés para su comercialización, y por otro lado también espreocupante debido a su aguda y crónica toxicidad para los seres humanos yanimales, tanto que es conocido como cancerígeno.



INTRODUCCIÓN

El presente estudio propone una serie de esquemas para el manejo del arsénico y delmercurio contenido en soluciones de descarte de la industria del cobre (refinerías decobre, lixiviación de menas y otros) como una alternativa a los procesosconvencionales de cementación con chatarra de hierro que originaba efluentes conaltos contenidos de iones ferroso, protones y metales pesados o la neutralización concal que origina residuos inestables de gran volumen conteniendo metales pesados.

Finalmente, basados en pruebas industriales se recomienda el esquema de procesosque se inicia con la oxidación-básica controlada para la precipitación en presencia de

hierro, de arsenatos/antimoniatos de hierro que son separados fácilmente por filtración.

La solución obtenida, libre de arsénico y otras impurezas se puede reciclar al procesoo someterse a tratamientos complementarios antes de su deposición final,disminuyendo su descarga a los cuerpos receptores (ríos, lagunas, etc.).



CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Eliminarlas impurezas de arsénico y mercurio es una de las mayores dificultades en lametalurgia del cobre, ya que estos metales al procesarse en las fundiciones formancompuestos volátiles que pueden ser liberados a la atmosfera y dañar fuertemente lasalud de las personas por su reconocida actividad carcinógena.

Por otro lado, viéndolo del lado comercial, se necesitan eliminar estos metales de losconcentrados del cobre para que no afecte la pureza de este, actual mente el Perúexporta planchas de cobre con una pureza del 99.99%, resultado que es gracias a losprocesos de eliminación del arsénico y mercurio, así como otros metales

contaminantes del metal de interés.

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Necesitamos conocer como futuros ingenieros de minas, como es que en la industriaminera separan de los concentrados de cobre, los elementos contaminantes, en estecaso arsénico y mercurio, para lograr obtener el cobre lo más puro posible, ya que elPerú es uno de los mayores productores de cobre a nivel mundial y se caracteriza por exportar cobre con una pureza del 99.99%, esto gracias a los procesos de eliminacióndel arsénico y mercurio de los concentrados de cobre.

El valor del cobre en el mercado inter nacional depende del grado de pureza que élposee. Normalmente se comercializan tres c alidades de cobre:”blíster”, re nado a fuego(RAF) y electrolítico (cátodos o barras).

1.3 OBJETIVOS

1.3.1OBJETIVO GENERAL

Conocer y comprender los métodos de eliminación de los metales pesados tales como

el arsénico y el mercurio, de los concentrados de cobre, para obtener un producto finalcon una pureza del 99.99%.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Entender cómo es que el arsénico se trata en las plantas de refinación de losconcentrados de cobre.

Entender cómo es que el mercurio se trata en las plantas de refinación de losconcentrados de cobre.



1.4 MARCO TEÓRICO

1.4.1 ANTECEDENTES

Título: CONTROL DE ARSÉNICO EN LA METALURGIA DEL COBRE

Autor : Juan Alberto Gamarra Musayón

Año: 2007

Procedencia : Universidad Nacional del Centro del Perú –Huancayo

Fuente: http://www.solomineria.com.pe/html/metalurgia/23.pdf

Resumen

La materia prima para la obtención de metales, como el cobre, esta constituido por concentrados del metal cada vez más complejos que contienen otros metalespesados, fracciones de los cuales son volatilizados y recuperados antes de la plantade ácido sulfúrico que se instala para el control del dióxido de azufre. Los metalespesados incluyen arsénico, plomo y mercurio, siendo el primero preocupante debido asu aguda y crónica toxicidad para los seres humanos y animales, tanto que esconocido como cancerígeno.

El presente estudio propone una serie de esquemas para el manejo del arsénicocontenido en soluciones de descarte de la industria del cobre (refinerías de cobre,lixiviación de menas y otros) como una alternativa a los procesos convencionales decementación con chatarra de hierro que originaba efluentes con altos contenidos deiones ferroso, protones y metales pesados o la neutralización con cal que originaresiduos inestables de gran volumen conteniendo metales pesados

Título: Eliminación de arsénico. Etapa indispensable en el reciclado de residuos

Autor : I. Gaballah, N. Menad, F. García-Carcedo, D. Siguín y S. Ferreira

Año: 1994

Procedencia : Consejo Superior de Investigaciones Científicas - Licencia CreativeCommons 3.0 España

Fuente:

http://revistademetalurgia.revistas.csic.es/index.php/r evistademetalurgia/article/download/960/972

http://www.solomineria.com.pe/html/metalurgia/23.pdf

http://revistademetalurgia.revistas.csic.es/index.php/



http://www.solomineria.com.pe/html/metalurgia/23.pdf



Resumen

Se describen los efectos de los tratamientos térmicos a diferentes temperaturas yatmósferas sobre las transformaciones fisicoquímicas de residuos hidrometalúrgicosque contienen elementos tóxicos tales como arsénico, mercurio, cadmio, selenio, etc.

Se estudian, además, los rendimientos de extracción de estos elementos tóxicos enfunción de los tratamientos, dedicando particular atención a la eliminación de arsénicode estos residuos.

Si bien ciertos tratamientos permiten eliminar alrededor del 97 % de los elementostóxicos y duplicar la concentración de los valores metálicos, parece que ladescontaminación total de estas muestras, en atmósferas controladas, necesitasucesivos tratamientos térmicos

Título: Remoción de contaminantes metálicos

Autor : Marta Irene Litter

Año: 2004

Procedencia : Unidad de Actividad Química, Centro Atómico Constituyentes,Comisión Nacional de Energía Atómica, Universidad Nacional de General San Martín,

Argentina.

Fuente:

http://www.psa.es/webesp/projects/sol arsafewater/documents/libro/12_Capitulo_12.pdf

Resumen

La contaminación causada por la presencia de metales y metaloides es, en laactualidad, uno de los problemas ambientales más importantes, ya que la toxicidadtotal anual de los metales movilizados exce de la toxicidad total de los residuosradiactivos y orgánicos generados por el hombre.

Especies metálicas como el cromo, el mercurio, el cobre, el níquel y el cadmio,además del arsénico (estrictamente un metaloide), forman parte de la lista decontaminantes prioritarios de la Agencia de Protección Amb iental de los EE.UU. (USEPA). Además de la presencia natural de las especies químicas en el medioambiente,las actividades antropogénicas introducen varios centenares de miles de millones detoneladas por año de metales pesados en el medio terrestre.

Al mismo tiempo que aumenta la preocupación ambiental, la acumulación de metalesen efluentes representa pérdidas económicas significativas en materias primas

http://www.psa.es/webesp/projects/solarsafewater/documents/libro/12_Capitulo_12.pdf

http://www.psa.es/webesp/projects/solarsafewater/documents/libro/12_Capitulo_12.pdf



Título: Control de Impurezas en Refinación Elec trolítica del Cobre

Autor : Ing. Juan Rafael Beltrán Postigo

Año: 2013

Procedencia : II encuentro internacional metalurgia, plantas y procesos, Lima, Perú

Fuente:

http://www.intermetperu.com/encuentrometalurgia.com/encuentros_realizados/Material _II_Encuentro_Metalurgia/DOMINGO_03_NOV_2013/SESION_3_03_NOV_2013/RAF AEL_BELTRAN/II_Encuentro.pdf

Resumen

La refinación electrolítica es la última etapa para obtener un cobre de buena calidad,

para sus diferentes usos, pero últimamente las exigencias de calidad física y química,son cada vez mayores. Siempre estamos buscando mayores producciones, concátodos de mayor calidad química y de bajo costo de producción.

Los ánodos cargados a celdas contienen estas impurezas (arsénico, antimonio ybismuto), que pueden contaminar el cátodo bajando su calidad química, la eficienciade corriente y la cantidad de producción, también debemos tener en cuenta que ahoralas refinerías de cobre, tratan de trabajar con mayores densidades de corriente.

Planteado el problema, se investigó y estudio las diferentes maneras para poder tratar y eliminar las impurezas que pueden contaminar el cátodo, utilizando nuestrosrecursos e infraestructura, controlamos las impurezas del circuito comercial..

El presente trabajo explica, como podemos controlar dichas impurezas, mejorando laeficiencia de corriente y bajando el porcentaje de cátodos rechazados.

http://www.intermetperu.com/encuentrometalurgia.com/





CAPITULO II

ELIMINACIÓN DEL ARSÉNICO EN LA


2.1. ¿QUÉ PAPEL JUEGA EL ARSÉNICO EN LA INDUSTRIA MINERA?

El arsénico es un elemento natural que se encuentra comúnmente en forma deimpureza en los minerales metálicos y que se produce a escala comercial para suutilización en plaguicidas, protectores para madera y aleaciones metálicas. En dosiselevadas, el arsénico puede ser tóxico, y la industria minera monitorea y evita suliberación al medio ambiente.

2.2. INFORMACIÓN GENERAL

El arsénico ocupa el lugar número 20 entre los e lementos más abundantes de lacorteza terrestre y está ampliamente distribuido en rocas y suelos, en las fuentes deagua natural y en pequeñas cantidades en todos los seres vivos. [1]

Es un metaloide y, por tanto, tiene las propiedades de los metales y de los elementosno-metálicos. [2]

Rara vez se encuentra como metal puro, pero es un elemento frecuente en losminerales que contienen azufre, siendo la arsenopirita la más común. [2] Se producecomercialmente como trióxido de arsénico o como metal puro. [3]

2.3. FUENTES NATURALES DE ARSÉNICO

El arsénico se libera en el medio ambiente de manera natural a través de lameteorización y erosión de los sulfuros minerales. [1] Estos sulfuros minerales puedenformar suelos con concentraciones muy altas de arsénico, pudiendo tambiéndisolverse en el agua.[1]

Aproximadamente el 25% de las emisiones de arsénico hacia la atmósfera procede defuentes naturales, principalmente de los volcanes.[5] La mayor parte del arsénicoliberado llega a los suelos y los océanos. [5]

Los metales preciosos, como el cobre y el oro, también se pueden encontrar en

depósitos de sulfuros minerales y, por ello, las compañías de exploración minerageneralmente buscan suelos y agua con concentraciones naturalmente altas dearsénico como recurso para localizar yacimientos. [6]

Por ello es de suma importancia establecer las condiciones de base o lasconcentraciones de arsénico existentes en el medio am biente de una región paradiferenciar entre contaminación humana y niveles ya presentes en la naturaleza. [7]

La medición de concentraciones de base generalmente forma parte de los procesos deevaluación de impacto ambiental que se llevan a cabo en más de 100 países.[8]



2.4. ACTIVIDADES HUMANAS QUE INTENSIFICAN LA LIBERACIÓN DEARSÉNICO

Algunas actividades humanas incrementan potencialmente la concentración dearsénico en el aire, el agua y el suelo en el ámbito local. [1]

Las actividades mineras pueden inc rementar la velocidad de liberación de arsénico a

partir de sulfuros minerales porque los exponen a procesos de meteorización durantelas tareas de excavación. [1]

La fundición de cobre y oro, así como la combustión de carbón , producen polvo dearsénico. [5]

La aplicación directa de arsénico en forma de plaguicidas o protectores para maderaha sido históricamente una fuente importante de arsénico para el suelo. [1]

El escurrimiento de arsénico proveniente de lugares contaminados podría afectar lasreservas de agua dulce y sus ecosistemas asociados, pero la contaminación de aguassubterráneas como resultado de la actividad humana es poco común porque elarsénico tiene una fuerte tendencia a adherirse a las partículas de tierra y lossedimentos.[1]

Por el contrario, la liberación natural de arsénico de materiales geológicos se haconvertido en una amenaza para las fuentes de agua potable del mundo. [5]

2.5. EL ARSÉNICO EN LA INDUSTRIA MINERA

Las emisiones de arsénico hacia la atmósfera producto de la fundici ón del cobreconstituyen, con mucho, la mayor fuente de arsénico de la industria minera ymetalúrgica y han sido el objetivo de las tecnologías para el control de la

contaminación y de regulaciones cada vez más exigentes.[5]

El arsénico también puede ser arrastrado de algunos yacimientos de metales por acción de cianuros o del drenaje ácido de roca, pero es posible atraparlo y eliminarlode las aguas residuales antes de su l iberación al medio ambiente. [9]

2.6. ¿CÓMO EVITA LA INDUSTRIA MINERA LA CONTAMINACI ÓN PORARSÉNICO?

Actualmente se utilizan varias tecnologías para atrapar y eliminar el arsénico de laspilas de fundición y de los relaves (colas) de las minas. Para controlar de formaefectiva la contaminación del aire en las fundiciones, se pueden usar l impiadores,

colectores electrostáticos y filtros de bolsa que son capaces de eliminar hasta el 99.7%del polvo y humo producidos durante el proceso de tostación y fundició n.[10]

Para el tratamiento de relaves de las minas y aguas residuales, se pueden uti lizar compuestos de hierro que reaccionan con el ars énico y lo extraen del agua. [11] Esposible, también, filtrar el arsénico de las aguas residuales y relaves con óxidos dehierro, revestimientos de arcilla y filtros de carbón activado, que podrán eliminarse deforma segura. [11] También se está estudiando el uso de plantas, humedalesy nanopartículas de hierro para eliminar el arsénico de áreas contaminadas. [11. 12]



2.7. PRODUCCIÓN DE ARSÉNICO

El trióxido de arsénico es un subproducto de los polvos y residuos del tratamiento deotros minerales metálicos, como oro y cobre. [14] Este compuesto puede purificarse insitu o venderse a las refinerías. [4]

China es líder mundial en la producción de arsénico (25,000 toneladas en el 2010),

pero Chile (11,000 toneladas), Marruecos (8,000 toneladas) y Perú (4,500 toneladas)son también importantes productores. [13]

2.8. PRIMER PLANTA PARA ELIMINAR EL ARSÉNICO DEL COBRE [15]

La Corporación Nacional del Cobre de Chile (CODELCO) y su filial Ecometalesanunciaron la inauguración de una nueva planta en agosto del 2012.

La Corporación Nacional del Cobre de Chile (CODELCO) y su filial Ecometalesanunciaron la inauguración de una nueva planta industrial capaz de eliminar

el arsénico del cobre.

Esta investigación fue hecha durante cuatro años con el fin de estabilizar al cobrecomo un residuo no peligroso; de esta manera resuelve de forma segura el manejo deeste elemento químico siendo una de las contribuciones más significativas dentro dela minería sustentable chilena.

El monto de la inversión será de 70 millones de dólares y será capaz de producir alrededor de 10 mil toneladas de arsénico y recuperar más de 25 mil toneladas decobre, anualmente.

2.9. CONTROL DEL ARSÉNICO POR PRECIPITACIÓN CONTROLADA [16]

En la industria extractiva metalúrgica no ferrosa, el arsénico es el principalcontaminante que cualquier otro reportado en efluentes acuosos o es capturado degases del horno de fundición como polvo del tubo de chimenea del trióxido de arsénico(As2O3) y almacenado.

La fijación de arsénico de efluentes acuosos es actualmente lograda por laprecipitación de arsénico amorfos que lleva hidróxidos de hierro con un alto radiomolar de Fe: As (más alto que cuatro) o si autoclaves son usadas (como en caso de la

oxidación a presión de oro refractario), por la formación de escorodita comocompuesto (FeAsO4.2H2O). En el caso de los polvos de chimenea As 2O3, sonalmacenados en áreas protegidas.

Los problemas prácticos asociados con la presente de eliminación de arsénico son lageneración de grandes volúmenes de fangos de hidróxido férrico y de yeso, en laneutralización de arsénico de soluciones ácidas enriquecidas y la estabilidad a largoplazo de esos fangos.



La preocupación ha sido expresada sobre el largo plazo que las fases férricas dehidróxido que eventualmente se transformarán a alfa goethita ( α-FeOOH), por lo tanto,soltando arsénico al ambiente.

El almacenado a largo plazo de polvos de chimenea de As 2O3 es aun de mayor preocupación debido a la solubilidad sumamente alta y la toxicidad del compuesto.

El arseniato férrico cristalino, conocido también como mineral natural nombrado comoescodorita (FeAsO4.2H2O), es el transportador alternativo que ha sido p ropuesto comoun compuesto adecuado para la eliminación de arsénico debido a su baja solubilidad(típicamente menos que 1 ppm de arsénico a pH 5) y su contenido alto (25 -30 % peso)de arsénico. Una forma a producir escodorita es hidrotérmicamente en una au toclave atemperaturas de 150°C o más alta.

Sin embargo, el uso de autoclaves es inversión de mucho capital, y, por consiguiente,el proceso puede ponerse económicamente atractivo únicamente si la estabilizaciónde arsénico puede ser manejada concurrentem ente con el procesamiento de unconcentrado valioso (ejemplo, pirita o concentrado de cobre que llevan oro).

Una forma alternativa para producir escodorita ha sido desarrollada en la universidadMcGill en Canadá e implica la cristalización a presión ambien tal de escorodita y retirode arsénico de sus soluciones enriquecidas por neutralización controlada.

Este proceso, manejado a cerca de 90°C, requiere una inversión de capitalconsiderablemente inferior y ofrece la versatilidad de no requerir el tratamient osimultáneo de concentrado y es menos dependiente en un proceso a escala (ejemplo,puede ser usada en cantidades pequeñas o grandes cantidades de desechos dearsénico).

2.10. ALTERNATIVAS PARA EL TRATAMIENTO DE CONCENTRADOS DEENARGITA[17]

Piro metalurgia:

o Tostación Oxidante.

o Tostación Reductora.

Otros Procesos:

o Platsol

o GEOCOAT

Cabe mencionar que en el Perú aun no se aplica tecnologías de procesamientopiro metalúrgico para el tratamiento de concentrados de Cobre con altoscontenidos de As.



2.10.1. PROCESOS DE TOSTACIÓN [17]

La tostación en atmósfera oxidante es una de las opciones para el pretratamiento piro metalúrgico con el fin de remover el arsénico de losconcentrados de enargita a través de la volatilización.

La tostación selectiva del concentrado de enargita es la remoción máxima dearsénico para obtener un producto vendible, a la vez que retiene un nivel altode azufre en la fundición.

Se ha encontrado que una atmósfera reductora se produce una mayor remoción de arsénico al tratar materiales que contienen cobre con tenantita,enargita, calcopirita y pirita. En el proceso de tostación selectiva, los materialessulfurosos complejos son calentados en condiciones de aire reducido o escaso.



2.10.2. PROCESO PLATSOL [17]

2.10.3. PROCESO GEOCOAT [17]



2.11. LA QUÍMICA DEL ARSÉNICO EN SOLUCIONES [16]

2.11.1. TRATAMIENTO DE LOS EFLUENTES ARSENICALES Y FIJACIÓN DE

ARSÉNICO

Se presentan algunas consideraciones a tener en cuenta durante el estudio:

• El objetivo del tratamiento de los efluentes es la obtención de un efluente final con0,1 mg/l de Arsénico.

• El Arsénico en los efluentes de las Fundiciones se encuentran en el estado trivalente(As+3) (excepción: Los efluentes de las Refinerías).

• La precipitación del arsénico trivalente con cal genera un precipitado que consiste deyeso (CaSO4.2H2O) y arsenito de calcio [Ca 3(AsO3)2. El arsenito de calcio tiene unasolubilidad cerca de 200 mg/l.

• La precipitación del arsénico pentavalente con cal genera un precipitado que consistede yeso (CaSO4.2H2O) y arseniato de calcio [Ca 3(AsO4)2 que también tiene unasolubilidad demasiado alta (2-5 mg/1 l).

• Para la precipitación en forma de arseniato se necesita la oxidación de As 3+ a As5+.La oxidación del As 3+ a As+5 no es posible con aire y es muy difícil con oxígeno. Senecesita Cl2 gaseoso o peróxido (H 2O2) El consumo de estos oxidantes es alto y elcosto del proceso elevado.

• Los compuestos de arsénico (solos) que resultan en una solubilidad de arsénico de 1mg/l son: Arseniato férrico (FeAsO 4.2H2O) y el Trisulfuro de arsénico (As 2S3).

• En el caso del arseniato férrico no solo se necesita un oxidante sino también laadición de hierro en una relación molar de Fe/As de 2 a 4.

• Este proceso permite la generación de un efluen te con 1 mg/l de arsénico de unamanera económicamente aceptable. Sin embargo, el residuo tiene una alta solubilidadde arsénico (200 mg/l). Se necesitará depositar el residuo en una prensa cerrada.

• La precipitación con sulfuro es tecnológicamente más at ractiva.

Económicamente se necesita resolver el problema del costo elevado debido alconsumo del sulfuro.



2.12. VENTAJAS Y DESVENTAJAS CON OTRAS TECNOLOGÍAS [17]

Criterio Platsol GEOCOAT Tostación

Riesgos delProceso

Nunca OperadoComercialmente

Nunca OperadoComercialmente

Operación Probada

OperatividadProceso más

ComplejoPila de Lixiviación,

Fácil OperaciónTiempo alto

de funcionamiento

Mantenimiento Autoclaves,

Alto costo deMantenimiento

Costo Bajo encomparación

con otras Operacionesde Lixiviación en Pilas

Bajo requerimientode Mantenimiento

Fijación delArsénico

Escorodita enresiduos HTPOX

La estabilidad de unprecipitado en la pila

es desconocida

Escorodita enresiduos HTPOX

2.13. INMOVILIZACIÓN DE ARSÉNICO A TRAVÉS DE SOBRESATURACIÓNCONTROLADA [16]

Cuatro años atrás, la investigación fue iniciada en la Universidad McGill con laprecipitación a presión ambiental y la fijación de arsénico en forma de escorodita por

una estrategia nueva de control por súper saturación.En casi todas las investigaciones previas conducidas bajo presión ambiental, la

precipitación de compuestos de arseniato fue efectuada por la neutralización directaterminal por encima de pH 4.

Esta neutralización relativamente rápida, sin embargo, resulta en un sostenidoaumento en arsénico y hierro súper saturados en la solución y un alto radio nacientede pequeños núcleos en fase sólida.

El resultado final es la producción de compuestos amorfos de hierro -arsénico que sonaparentemente no lo suficientem ente estables para su eliminación o disposición

segura, si la proporción molar de hierro a arsénico en la solución madre es menos quecuatro.

En contraste, el método desarrollado en la Universidad McGill implica una súper saturación controlada por una neut ralización técnica a fin de evitar la precipitación decualquier compuesto amorfo de arsénico.

En este caso, la precipitación de escoradita cristalino es inducida por la adición desemilla de material de escorodita en la solución enriquecida de arsénico.



Luego, la precipitación controlada de escorodita es efectuada por la neutralizaciónprudente en presencia de partículas suspendidas de semilla de escorodita Controlandoel pH de la solución (y [As]) dentro de los límites de la región de trabajo, el crecim ientode los cristales de escorodita de su semilla está asegurado.

Por otra parte, si el pH es elevado también rápidamente más allá de la línea de súper

saturación crítica, entonces instantáneamente la nucleación homogénea y laprecipitación de compuestos amorfos ocurren.

El pH en el cual la nucleación homogénea y la precipitación de compuestos amorfosocurren es llamado pH de inducción y depende de la concentración inicial de arsénicoen la solución.

Los primeros experimentos de precipitación de escodorita bajo condiciones de presiónambiental fueron llevados a cabo con soluciones de cloruro.

En estos experimentos preliminares, 2 g/I de semilla de escorodita se agregó a lassoluciones de arseniato. En el primer experimento, el material sembrado fue producido

de soluciones de nitrato en una autoclave a cerca de 150° C siguiendo un métododesarrollado por Van Weert y Droppert; más tarde, la escorodita producida bajo lascondiciones de presión ambiental f ue también probado con semillas del mismomaterial con igual éxito.

En todos los experimentos con soluciones de cloruro, la concentración inicial de As (V)antes de que cualquier precipitación fue de 2 g/l, pero la proporción molar inicial de Fe(III) a As (V) varió de experimento a experimento de 1:1 hasta 4:1.

No obstante, fue encontrado que una cantidad estequiométrica de hierro fue suficientepara precipitar acerca del 90 % de arsénico a un pH final cercano a 1,1. Por encima deese pH, la precipitación de beta - goethita (β-FeOOH) predominantemente tomó lugar.

2.14. PERSPECTIVA ECONÓMICA [16]

En un estudio de factibilidad preliminar salió a la vista que el proceso es muycompetitivo en términos del costo capital. Las empresas principales son asociadas conel uso de Fe2 (SO4)3 (60 % del costo operativo) y H 2O2 (20% del costo operativo).

El hecho que el costo de sulfato férrico y el agua oxigenada constituyen laespecialidad en parte del costo operativo de la presión ambiental el proceso, lainmovilización de arsénico ha encabezado para las ideas de reemplazar estos

reactivos con otro menos costoso.

Una alternativa particularmente atractiva es el uso de residuos de hierro de otrasindustrias metalúrgicas (ejemplo la goetita de plantas de cinc qu e usan el procesoGoetita) como un substituto para Fe 2(SO4)3. Goetita ya no ha sido probado y únicoprovee una fuente excelente de hierro, pero también reduce los requisitos bajonecesitados para la neutralización del ácido generado en la precipitación delescorodita y, por lo tanto, las cantidades de yeso producido.

El costo de residuos de hierro (principalmente debido al transporte).



2.15. RECUPERACIÓN DEL METAL POR CADA TECNOLOGÍA [17]



CAPITULO III

ELIMINACIÓN DEL MERCURIO EN LA


3.1. INFORMACIÓN GENERAL

Para extraer el metal de interés del mineral se utilizan principalmente dos procesos, laamalgamación y la cianuración. El proceso de amalgamación se basa en la capacidaddel oro y metales afines para alearse con el mercurio metálico y formar amalgamas dediversas consistencias, desde sólida hasta líquida.

El oro se separa de la amalgama bastante fácilmente eliminando el mercurio por destilación. En la amalgamación interna, el oro se separa dentro de la machacadora

mientras se tritura el mineral, junto con el resto de elementos .

La amalgama extraída de la máquina se lava con agua en unos cuencos especialespara eliminar cualquier ingrediente adicional mezclado con la misma, después de locual el mercurio restante se extrae de la amalgama mediante prensado. [18]

En la amalgamación externa, los metales se separas fuera de la machacadora, en unamalgamador o canaleta especial (una mesa inclinada cubierta con planchas decobre).

Antes de extraer la amalgama, se añade mercurio fresco y a continuación se prensa laamalgama después de purificada y lavada. En ambos procesos el mercurio se elimina

de la amalgama por destilación.

El proceso de amalgamación es muy poco utilizado hoy en día, salvo en la minería apequeña escala o informal, por razones ecológicas. [18]

En la extracción de estos metales con mercurio, los trabajadores pueden resultar expuestos a altas concentraciones atmosféricas de mercurio al colocar o retirar éstede las canaletas, al purificar o prensar la amalgama, y al separar el mercurio por destilación; se han notificado casos de envenenamiento por mercurio en trabajadoresque realizan operaciones de amalgamación y destilación. [18]



3.2. FUNDICIÓN INDUSTRIAL [19]

El mercurio es un subproducto del procesamiento de los minerales en el sector minero.Por lo general, el metal se extrae del mineral calentándolo a una temperatura quelibera el metal.

Dado que el punto de ebullición del mercurio es más bajo que el de muchos otrosmetales (como el cobre, la plata, el plomo, el cinc y el oro), el mercurio suele liberarse

como gas durante el proceso de fundición. A menos que el mercurio se capturemediante dispositivos destinados a ese fin, una gran parte se liberará en la atmósferay en los medios acuáticos, y otra parte se depositará en el suelo.

Algunos minerales tienen una concentración de mercurio lo suficientemente alta comopara que sea rentable recuperarlo para la venta. Hoy en día, la práctica de laextracción primaria de mercurio es muy limitada en todo el mundo. Se espera que lademanda actual de mercurio a nivel mundial se pueda satisfacer recurriendo a otrasfuentes, en lugar de extraer mercurio nuevo.

Existe en el mundo una gran cantidad de plantas de fundición artesanales en peq ueñaescala en todo el mundo. La mayoría no tiene instalados dispositivos de regulación

para impedir o controlar las emisiones de mercurio derivadas de sus actividades.

En esos casos, los trabajadores por lo general tienen herramientas muy sencillas ycasi nada en términos de equipo de protección personal. Según se ha informado,algunos de los aldeanos que participan en las tareas de la fundición tienen síntomasque sugieren que han estado expuestos al mercurio.



3.3. LA AMALGAMACIÓN [20]

El empleo del mercurio, en el proceso de amalgamación; por la sencillez de su técnica,su relativa eficacia y poca inversión; es el método más difundido, preferido y aplicadopor los Pequeños Productores Mineros (PPMs) y a los Productores Mineros

Artesanales (PMAs) peruanos, que operan yacimientos primarios (vetas y mantos) o

depósitos aluviales. La incorrecta utilización del mercurio se puede dar en todas lasfases de la preparación de la amalgama, como en la del quemado o “refogado” de lamisma, por lo que se requiere tomar medidas preventivas para su uso y de ser factibleutilizar otras técnicas.

Una amalgama es una aleación formada por el mercurio con otros metales como eloro, plata, cobre y otros. La aleación es un material de características y propiedadesparecidas a las de un metal, formado por la fusión de dos o más elementos químicos,de los cuales uno es un metal: el bronce (cobre y estaño) y el latón (cobre y zinc), sonaleaciones, así como el acero (hierro con carbono). Las propiedades físicas y químicasde las aleaciones son específicas y diferentes a los de sus componentes.

El mineral seleccionado en mina, del derribo de las circas y extraído, se traslada a lasplantas de tratamiento para su molienda en seco, para agilizar el proceso. Después deculminada la molienda, una simple operación de “lavado previo” del mineral condetergente y soda cáustica, antes de la amalgamación, reduce considerablemente laspérdidas de mercurio e incrementa notablemente la recuperación de oro y los metalesque lo conforman. La amalgamación se realiza en los mismos molinos, conocidostambién como chanchas, agregando agua y mercurio. En otros casos se empleanmolinos “de piedra” llamados quimbaletes que operan en presencia de agua.Laamalgamación es un proceso metalúrgico muy import ante en la producciónbásicamente del oro de la PM y MA en el Perú y en todo el mundo. Consiste en formar una aleación de mercurio-oro en una pulpa acuosa, dando lugar a partículas de oro

revestidas de mercurio, las que se adhieren unas a otras, para forma r una sustanciaviscosa y de color blanco brillante llamada amalgama.

Para que el oro se amalgame debe estar en contacto con el mercurio. El oro en otrosminerales como sulfuros y cuarzo no pueden ser extraídos hasta que la moliendalibere las partículas metálicas y permita el contacto con el mercurio. La amalgamaciónse usa desde la época colonial; del cual provienen las técnicas y los procesos derecuperación del oro y separación del resto de metales como, estaño, cobre y zinc.

3.4. REFOGADO O QUEMADO DE LA AMALGAMA [20]

El quemado de la amalgama a cielo abierto, para la re cuperación del oro a partir de laamalgama, es altamente contaminante para los trabajadores, sus familiares, laspersonas que rodean el área y el ambiente.En el refogado o quema, sea realizado alaire libre o peor aún, dentro de una habitación, es una de l as formas más directas ypeligrosas de intoxicación. Mientras ocurre el refogado, el mercurio en forma de vapor se encuentra en pequeñísimas partículas y éstas viajan a través de nuestros bronquiosllegando a una parte muy profunda donde se lleva a cabo el proceso de la respiración,es aquí donde el mercurio ingresa a la sangre y se dispersa por todo nuestroorganismo. Es igualmente dañino el polvo producido por la permanencia de los relavescon mercurio, cuando el agua se evapora.



3.5. LA RETORTA [20]

Es una especie de alambique que se emplea para separar el oro del mercurio de laamalgama, en un circuito absolutamente cerrado, para evitar la fuga de gases demercurio al ambiente, aprovechando las diferencias de sus puntos de ebullición,

empleando una fuente de calor como un soplete a gas. Todas las retortas se basan enel mismo principio.

El tamaño del crisol para la amalgama de la retorta, depende de la cantidad deamalgama que se va a refogar cada vez. Todos los modelos tienen en común, su pocaaceptación por parte de los PPMs y PMAs, con excepción de los mineros artesanales“grandes” quienes producen mayor cantidad de oro y lo comercializan semi -refinado opor lo menos fundido.

3.6. TIPOS DE RETORTA [20]

3.6.1. RETORTAS DE CIRCUITO CERRADO (RETORTA CONVENCIONAL)

Consiste en un crisol con un mecanismo para abrir y cerrar un seguro a prueba de altapresión, con un tubo de salida en la parte superior con un cuello que apunta haciaabajo y en su trayecto pasa a través de un tanque con agua que sirve comocondensador.

El extremo del tubo, para la salida de los gases de mercurio, debe estar dentro de unrecipiente con agua para asegurar que todo el mercurio evaporado haya sidocondensado y recibido dentro de agua impidiendo cualquier fuga de mercurio al

ambiente, ya sea en estado sólido o gaseoso.



3.6.2. RETORTA COMUNAL O ESTACIONARIA

Se diferencia de las retortas convencionales, además de por sus dimensiones, por elhecho de que son de circuito abierto y por la incorporación de un motor -extractor tipoturbina, que impulsa la corriente de los vapores de mercurio desde la cámara dequemado, pasando por tubos sumergidos en el tanque de enfriamiento, hasta la taza

de recolección.Básicamente consiste en:

a) Una cámara de quemado, en la que se coloca la amalg ama en un crisol al que se leaplica fuego directo.

b) Un tanque de enfriamiento, con una capacidad de 3.0 m3 de agua.

c) Tubos de enfriamiento de 5 m de longitud, que salen de la cámara de quemado eingresan al tanque de enfriamiento, cuya función es cond ensar los gases calientes demercurio y descargarlos por gravedad en la taza de recolección.

d) Dos tubos en paralelo, uno de retorno y otro de desfogue, que comunican la taza derecolección con el extractor, cerrando el circuito de aire. Parte de este equ ipo es unabalanza de precisión que permite llevar un registro del peso de la amalgama, delmercurio recuperado y del oro refogado, con lo que el minero sabe de antemano, elpeso del oro que va a comercializar con los acopiadores.

Este tipo de retorta, diseñada y desarrollado por el Proyecto Gama, permite recuperar casi la totalidad del mercurio del proceso de refogado, lo que genera importantesingresos para los PPMs y PMAs, evitando la emisión de gases de mercurio alambiente. Es empleado en algunos centros mineros del Sur del país.

3.7. VENTAJAS DEL USO DE LA RETORTA[20]

El operador está protegido de los gases del mercurio provenientes del refogado.

• Los gases del mercurio se enfrían totalmente al pasar por el enfriador y secondensan en el tubo de descarga, cayendo el mercurio condensado (líquido) dentrode un recipiente con agua.

• El mercurio condensado es un mercurio vuelto a refinar, que ha dejado todas lasimpurezas en el crisol de calentamiento.

• No existe pérdida alguna del oro durante el re fogue, porque la amalgama esta dentro

del crisol que está totalmente cerrado.• No existe la posibilidad de escape de gases de mercurio al exterior cuando se abre elcrisol cerrado a presión para retirar el oro refogado, ya que éste debe haber sidoenfriado para su manipulación a temperatura de ambiente, y a esta temperatura si algode gases de mercurio han quedado dentro del crisol, se han vuelto a condensar yestarán como mercurio metálico.



CONCLUSIONES

Logramos entender cómo es que el arsénico se trata en las plantas de refinaciónde los concentrados de cobre.

El arsénico es un elemento cuyos compuestos constituyen tanto un problemamedioambiental como un problema de la calidad de los productos finales.

En una fundición, el arsénico se reparte en todos l os productos formados encada una de las etapas metalúrgicas.

No es fácil concentrar el arsénico en un producto. El arsénico es un elemento en el cual muchos de sus compuestos constituye

tanto un problema medioambiental como un problema de la calidad de lo sproductos finales.

Respecto al manejo del arsénico, se puede recuperar de los gases del hornode tostación, tanto por vía seca como por vía húmeda con posibilidad para sutransformación: trióxido en silos, trióxido mezclado con cemento y cal,escorodita y arsenito de calcio.

Los procesos piro metalúrgicos de tostación son los más utilizados para laeliminación del arsénico en los concentrados de Cobre.

La inversión en el proceso de tostación es menor comparado con otrastecnologías de alta complejidad, a sí como el mantenimiento de lasoperaciones.

La tostación permite un alto porcentaje de recuperación de Cobre. Se construyeron dos plantas nuevas en China, ambos por tostación de

concentrados de cobre con arsénico en hornos con lecho fluidizante en dosetapas.

Logramos entender cómo es que el mercurio se trata en las plantas de refinaciónde los concentrados de cobre.

El mercurio se usa y se libera en la minería del oro artesanal y en pequeñaescala.

El mercurio es un subproducto del procesamiento de lo s minerales en el sector minero.

Por lo general, el metal se extrae del mineral calentándolo a una temperaturaque libera el metal.

El empleo del mercurio, en el proceso de amalgamación; por la sencillez de sutécnica, su relativa eficacia y poca inversió n; es el método más difundido,

preferido y aplicado por los PPMs y PMAs peruanos, que operan yacimientosprimarios (vetas y mantos) o depósitos aluviales.



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trabajo final - eliminacion del arsenico y mercurio de los concentrados de cobre (3) (2)

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