Metalurgia Del Oro y Plata

METALURGIA DEL ORO Y PLATA INTRODUCCIÓN El descubrimiento en el siglo XIX, respecto a la solubilidad del oro en soluciones alcalinas de cianuro, condujo al desarrollo del proceso de CIANURACIÓN para la extracción del oro a partir de sus menas. Desde aquel tiempo han tenido lugar muchos y grandes desarrollos teóricos y practicos, haciendo de este proceso cada vez más adecuado para la recuperación económica del oro a partir de diferentes tipos de menas. La teoría clásica de disolución de oro en soluciones de cianuro ha sido cambiado, y en la actualidad se basa en la teoría electroquímica, para facilitar las investigaciones sobre la cinética de disolución. La cianuración convencional de decantación en contracorriente constituye un proceso de mucho interés seguido de lixiviación en pilas o montones (heap leaching), el procedimiento de carbón activado como adsorbente de los metales preciosos, así como el proceso de electrolisis de la solución rica proveniente de la desorsión del oro adsorbido por el carbón activado para la obtención final del oro. PROPIEDADES DEL ORO PROPIEDADES FÍSICAS

VALORES

Brillo

Metálico amarillo

Maleabilidad

Maleable y ductil

Punto de fusión

1073ºC

Punto de ebullición

2600ºC

Peso atómico

197.0

Nº atómico

79

Densidad

19.42 g/cc

Conductividad térmica

103 cal/CmxSxgrado

Conductividad eléctrica

73 ohmios-1Cm-1

El oro puro es de 24 Kilates el cual disminuye a medida que forma aleaciones con otros metales. PROPIEDADES QUÍMICAS

PROPIEDADES QUÍMICAS

VALORES

No es soluble en:

H2SO4, Fe2(SO4)3 HCl, FeCl3

Soluble en :

Agua regia,H2SO4 con cloruros y MnO2

OXIDACIÓN

No se Temp

oxida

a

Ordinaria. Forma aleación con:

La mayor parte de los metales

No forma aleación con:

El azufre.

La reacción entre el oro y el cianuro se produce del siguiente modo: 4 Au + 8 KCN +O2 +2 H2O

4 KAu(CN)2 + 4 KOH

El oro con el mercurio forma la aleación denominada amalgama de oro.

MINERALOGIA DE LAS MENAS AURIFERAS Los minerales para la cianuración se clasifican en los siguientes grupos: ✔ Menas de óxidos simples que contienen partícualas finas de oro nativo, ya sea en cuarzo o ganga de piedra caliza ✔ Menas de sulfuros simples en el que el oro está asociado con pequeñas cantidades de pirita y arsenopirita. ✔ Material aluvial o placer. ✔ Menas complejas de metales comunes con constituyentes de mwetales preciosos. ✔ Menas complejas refractarias en las que las especies mierales que contienen oro no son solubles en el cianuro. ✔ Menas de metales comunes , en el que los metales preciosos están como subproductos de un proceso metalúrgico.

Los tres primeros grupos se usan para la cianuración en pilas, estas menas deben poseer las siguientes características.

 Los valores de oro y plata sean recuperables por cianuración.  La mena debe ser libre de cianicidas o sustancias que destruyen el cianuro (tales como sulfuros parcialmente oxidados de antimonio, zinc, hierro, cobre, y arsénico).  El tamaño de las partículas de oro es fino, y la roca encajonada debe ser porosa para la cianuración.  La mena no debe contener excesiva cantidad de constituyentes arcillosos o finos que pueden impedir la percolación de la solución.

FORMAS DE OCURRENCIA DEL ORO

El oro ocurre en muchos y variados ambientes geológicos tales como en: PLACERES.El oro está presente en arenas no consolidadas o semiconsolidadas o pequeñas cantidades de oro nativo y otros minerales pesados. La mayor parte son depósitos fluviales, fluvioglaciales y glaciales existentes a lo largo de valles y causes actuales, incluido playas. PLACERES FÓSILES.Están compuestos por centros bien redondeados de cuarzo, cementados por una matriz de pirita y minerales micáceos que contienen minerales pesados y resistentes como el oro nativo, platino, titanio, etc. Estos conglomerados no son potentes tienen un espesor aproximado de un metro y se extienden a lo largo de grandes areas, constituyendo una excelente reserva por consiguiente es la fuente principal de la producción mundial de oro. DEPOSITOS DISEMINADOS DE ORO.Consisten en diseminaciones carbonosas y limosas.

de oro de grano fino en calizas, dolomitas

El oro en estos depósitos es sub-microscópico y está acompañado de sílice, pirita y otros sulfuros, así como de barita. Hay muy poca cantidad de plata, pero se presentan como impurezas de arsénico, antimonio y mercurio.

MINERALES DE ORO El más importante de los minerales de oro es el oro nativo; por su poca reactividad este elemento se presenta en un número reducido de especies, a

partir del electrum (Au,Ag) constituidos en su mayoría por teluros los cuales en algunos casos son de Au y Ag . A continuación presentamos los minerales de este elemento.

MINERAL Oro nativo

FORMULA

CONTENIDO GRAVEDAD DUREZA EN Au % ESPECIFICA MOHS

Au

› 75

16-19.3

2.5-3

Electrum

(Au-Ag)

45-75

13-16

2-2.5

Calaverita

AuTe2

39.2- 42.8

9.2

2.5 – 3

Silvanita

AuAgTe4

24.2- 29.9

8.2

1.5 – 2

Petzita

Ag3Au Te2

19- 25.2

9.1

2.5

Hessita

Ag2te

‹ 4.7

8.4

2.5 -3

Kostuvita

CuAuTe4

25.2

8.5

2- 2.5

Aurostivita

AuSb2

43.5 – 50.9

9.9

3

METODOS DE EXTRACCION DEL ORO A PARTIR DE PLACERES Y FILONEANOS

La materia aluvial está formada de arena o grava mas el bedrok superior de 6 a 12 pulgadas de oro metálico. Las arenas negras pesadas asociadas con oro

contienen la magnetita, ilmenita, rutilo, circonio, hematita, pirita limonita, Wolframita, corindón, diamante, mercurio, galena, etc. Existen otro tipo de placeres que no necesariamente contienen los minerales señalados por lo que en cada zona de placeres debe realizarse estudios de análisis químico para determinar qué minerales o metales están presentes en un material aluvial particular. El oro se presenta en diferentes tamaños: TAMAÑO

MEDIDA

Malla 10

Grueso

Malla 10 a 20

Mediano

Malla 20 a 40

Fino

Malla menos de 40

Harina

Por lo general el oro fin o menor de 400 mallas no es de interés comercial, ya que este oro fino no siempre se deposita junto con el oro grueso, siendo frecuentemente transportado más lejos corriente abajo. El oro fino de los placeres que tiene la forma de ojuela, es muy difícil recuperar ya que por lo común se pierde. Debido a que la mayor parte de las operaciones de placeres son viables solamente si pueden ser procesadas por métodos de concentración gravimétrica simples y baratos. Figura

CONCENTRACION GRAVIMETRICA INTRODUCCIÓN Los procesos gravitacionales fueron los primeros en ser utilizados en la concentración de minerales, siendo el oro uno de los primeros metales en ser recuperados y trabajados por el hombre. Sin embargo desde comienzos del siglo XX fueron apareciendo nuevos métodos tales como la flotación, separación magnética y lixiviación que fueron desplazando a la concentración por gravedad. En los últimos años , los métodos de concentración por gravedad han sido objeto de innovaciones que se traducen en menores costos de operación, asi como mejor recuperación y mayor capacidad. Cada método aplicado utiliza una propiedad de los minerales que permite separarlos eficientemente.

La concentración gravimétrica se basa en la diferencia de densidad entre las especies minerales a separar. Se utiliza particularmente en la concentración de minerales muy densos o muy livianos, dentro de una amplia gama de tamaños de partículas. Las partículas son separadas unas de las otras utilizando la fuerza de la gravedad o la centrífuga.

Para una fácil separación debe haber una notoria diferencia en la densidad del mineral y de la ganga. Las partícuals de oro aluvial tienden a aplanarse posiblemente debido al martilleo que reciben conforme son transportadas. En cambio las partículas de casiterita por ejemplo mientras más lejos son transportadas por la corriente de agua del rio, toman formas más o menos esféricas. De acuerdo a las formas diversas que adopta el oro, su ritmo de deposición es afectada. La mediación de la forma de las partículas fue propuesto por WADELL quien define el grado de esfericidad de una patícula como la relación:

Ψ = sS

s = superficie de una esfera. S = Superficie real de la partícula.

A continuación se menciona la esfericidad de varios cuerpos geométricos:

FIGURA GEOMETRICA

ESFERICIDAD (Ψ)

Esfera

1.00

Cubo

0.806

Prisma

Disco

axax2a

0.767

ax2ax2a

0.761

ax2ax3a

0.725

h=r

0.827

h =4r/3

0.594

Cilindro

h =r/10

0.323

h = r/15

0.220

h =3r

0.860

h= 10r

0.691

h= 20r

0.580

Las partículas generalmente presents en los problemas de concentración de minerales tienen esfericidades del orden de 0.5 a 0.7. En el caso de las hojuelas de oro fino su esfericidad debe estar alrededor de 0.2.

Existe una expresión que permite conocer si la separación del mineral del la ganga es posible o no. Criterio de concentración(Cc) que se expresa mediante la formula:

Cc = Dh-DfDl-Df

Donde:

Dh = densidad del mineral pesado Dl = Densidad de la ganga Df = Densidad del medio fluido

Si Cc ≥ 2.5 la separación es fácil. Si Cc ≤ 1.25 la concentración por gravedad no es posible.

Conforme este valor baja entre 2.5 y 1.25 también baja la eficiencia de la concentración. Además de la densidad, la forma y sobre todo el tamaño de las partículas influyen en su comportamiento en la concentración por gravedad. En el caso del oro su alta densidad (más de 19 g/cm 3) favorece la aplicación de estos proceso en su recuperación. Sin embargo debido a su maleabilidad muchas veces el oro se presenta en forma de laminillas, lo que es desfavorable ya que en esta forma tiernde a perderse flotando en el agua.

Los principales equipos utilizados en la concentración por gravedad son los siguientes:

a. Canales o Sluices Son equipos de concentración muy simples que datan de muy antiguos constan de un canal inclinado de fondo plano, sobre el cual va rifles o barras fijados transversalmente a la corriente. Su tamaño varia entre 0.3 a 0.6 m de ancho y su largo entre 10 y 30 m. Su principio de operación se basa en la creación por medio de los rifles, de un asentamiento obstaculizado por la turbulencia en la pulpa. Existe una gran variedad de baras y de cubiertas de fondo del canal que afectan de algún modo la recuperación de partículas de oro fino y/o pasado FIGURA. Canal o Sluice

b. Jigs En este tipo de concentrador gravimétrico mecánico, partículas de diferentes tamaños, formas y densidades flujos ascendentes de agua intermitentes, los que movimientos oscilatorios verticales, su funcionamiento en la figura

una camada de es fluidizada por se traducen en es representado

En este proceso aprovecha la diferencia en la velocidad de sedimentación de los sólidos de distintas densidades y la diferencia de altura a que son impulsadas las patículas por efecto del movimiento vertical causado por el fluido. La primera parte del ciclo produce una sedimentación diferenciasl. Es decir las partículas más pesadas caen más rápido y logran recorrer una mayor distancia

que las más livianas. En la segunda fase se produce el fenómeno inverso. Aquí , el fluido al subir, dá un impulso a las partículas y por tanto, los granos más livianos alcanzan mayor altura. Ddespúes de repetidos impulsos se forma una camada de partículas según su densidad. Las más densas se ubican en el fondo del lecho y las mas livianas en la superficie. Se supone, en este razonamiento, que la faja granulumétrica es bastante estrecha. La frecuencia de oscilación de un “jig” vasría entre 120 a 160 ciclos/min para pulpas gruesas y , entre 160 a 350 ciclos/min para pulpas finas. Lo esencial en el funcionamiento de este tipo de equipos es la estratificación de las partículas de diferentes deinsidades. Puede considerarse tres factores principales que contribuyen a la formación de estas capas: ✔ Clasificación por sedimentación obstaculizada ✔ Aceleración diferencial al comienzo de la caída ✔ Consolidación de los estratos al final de la caida. La diferencia fundamental entre la sedimentación obstaculizada que ocurre en los “jigs” con respecto a los clasificadores convencionales, es que en los primeros la mezcla solido-liquido es tan densa que se aproxima aun empaquetamiento de sòlidos con un líquido intersticial. En los otros equipos , el liquido lleva un gran numero de partículas en suspensión. Esta mezcla densa no puede mantenerse fija por mucho tiempo si no existe el espacio suficiente para que se produzca la ordenación de los sólidos . De aquí que las pulsaciones en el “jig” deben permitir qwue el lecho se expanda y compacte alternativamente, manteniendo esta suspensión de alta densidad. A la vez deja a las partículas reordenarse según sus densidades. Las variables más importantes que se consideran en la operación de un jig son:      

Abertura del tamiz Longitud y velocidad de la pulsación. Cantidad de agua. Profundidad de la cama Velocidad de la alimentación. Granulometría de la alimentación.

a. MESAS VIBRATORIAS Son equipos muy conocidos que emplean la fuerza gravitacional. S u funcionamiento está basado en la concentración por medio de un fluido laminar que se desliza a través de un plano inclinado.

Además utiliza el efecto de un movimiento recíproco horizontal que actua en angulo recto con respecto al flujo de la película líquida. Este sacudimiento de la mesa tiene una aceleración tiene una aceleración asimétrica. Su resultado origina un transporte intermitente de las partículas a lo largo de la superficie de la mesa. El otro principio auxiliar deriva del uso de rifles, ubicados en forma especial sobre la superficie de la mesa, los que producen una perturbación del flujo viscoso. La pulpa se divide en una corriente compuesta por una camada fluida, mas o menos viscosa, en la parte superior y una turbulencia en el fondo del lecho. Es un efecto similar al de un “jig” . En la parte inferior se produce una concentración de las partículas mas pesadas, las que viajan a través de los canales de los rifles en forma longitudinal. Los granos mas livianos, entre tanto son arrastrados por la corriente superficial, en sentido transversal de la mesa. Los parámetros más importantes de la operación de una mesa vibratoria son:       

Inclinación de la mesa. Espesor de la película líquida. Disposición de los rifles. Coeficientes de fricción entre los minerales y la cubierta. Tipo de acanalado de la mesa. Porcentaje de sólidos en la pulpa de la alimentación. Densidad de los sólidos, forma de las partículas, etc. FIGURA

a. CONCENTRADORES ESPIRAL FIGURA

El funcionamiento está basado en el principio de concentración a través de un flujo laminar. Este fenómeno se fundamenta en el hecho de que una partícula que se desliza en un canal circular a través de una película del fluido está sujeta por lo menos a cuatro fuerzas:

 Fuerza gravitacional.  Fuerza centrifuga.  Empuje del líquido.  Roce contra el fondo del canal.

Cundo la pulpa corre hacia abajo por el canal en espiral de sección semicircular, cada partícula está sujeta a la fuerza centrifuga tangencial al cauce. Esta fuerza es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad del flujo e inversamente proporcional al radio en el cual está ubicada la partícula. La fuerza centrífuga empuja al líquido hacia la periferia de la espiral hasta que la corriente de la pulpa alcanza el equilibrio entre la fuerza centrifuga y la de gravedad. En tal caso la velocidad del flujo a través de la espiral decrece con la profundidad, siendo máxima en la superficie del líquido y tendiendo a cero hacia el fondo. Esta disminución proporcional de la aceleración es mayor en la cercanía del contacto con la superficie del canal, formando sobre él una película de fluido retardado por la fricción. Dicho efecto hace efecto hace disminuir la fuerza centrífuga y, las películas ubicadas en el fondo son llevadas hacia el interior del canal, mientras que las livianas son arrastradas hacia su periferia. En resumen: La fuerza resultante que llevará las partículas pesadas hacia el interior del canal y que transportará a las livianas hacia su exterior es la resultante de las cuatro fuerzas nombradas al principio. Las variables de operación son:  Alimentación sobre 3 T/h de sólido. (50 kg/min)  Densidad de pulpa sobre 60% de sólido en peso..  Granulometría de alimentación 0.030- 2mm.  Volumen máximo de pulpa 5m3/h.  Flujo de agua 3.5 – 7.5 m3/h.

AMALGAMACIÓN El proceso de amalgamación se utiliza desde hace siglos, últimamente este proceso va perdiendo terreno debido a los problemas de contaminación del ambiente que origina, y a su toxicidad. Se tiende a remplazarlo en el tratamiento de concentrados por la fusión directa del concentrado en horno de crisol o por una cianuración intensiva del mismo. Cuando el metal está liberado y puro o cuando se tiene un concentrado de alta ley proveniente de procesos de concentración gravimétrica, se continua con el proceso de amalgamación que consiste en poner en contacto el metal con el mercurio liquido para formar una amalgama, es decir una aleación de mercurio

y oro o plata. Estas partículas amalgamadas se adhieren unas a otras, para formar una mayor denominada “amalgama”. El equipo más utilizado es el tambor de amalgamación en el cual el concentrado es rodado con agua, mercurio y bolas de acero. FIGURA TAMBOR DE AMALGAMACIÓN

La amalgama resultante, que puede contener hasta un 45% de oro, se exprime para separar el exceso de mercurio que se recicla al proceso. El oro y la plata se separan del mercurio mediante destilación en una retorta, produciendo de este modo el oro refogado o esponja de oro. La temperatura de ebullición del mercurio es de 357Cº. Debe tratarse de reducir las pérdidas de mercurio en el proceso, ya que junto a este metal se pierde también el oro. Para reducir la perdida de mercurio debido a que se ha “ensuciado” por la presencia de impurezas tales como sulfuros o arseniuros, sulfatos u óxidos que se adhieren a la superficie del mercurio, debe purificarse el mercurio destilándolo en presencia de cal y limaduras de fierro. También es recomendable el uso el uso del reactivador de mercurio. FIGURA SISTEMA DE RECUPERACIÓN DEL ORO

EL MERCURIO El mercurio es el único metal que a temperaturas ordinarias se encuentra al estado líquido. Amalgama con todos los metales comunes con excepción del hierro y platino, y su utilización para la recuperación del oro y plata data del siglo XVI. Tabla : Tensión superficial TENSION SUPERFICIAL

Mercurio

DINAS/Cm

375

Agua

75

Tabla : Densidad Mercurio

Densidad

g/cc

Punto de fusión

ºC

Punto de ebullición ºC

Oro

Plata

19.39

9.5

39

1060

960

357

2600

2000

13.55

Por lo tanto, si se usa mercurio como un medio líquido de separación , el cuarzo que tiene una densidad de 2.6 g/cc flotará mientras que el oro se hundirá por tener mayor densidad, este hundimiento del oro la responsable es la fuerza de la gravedad. Las partículas de oro muy pequeñas puede que no sean amalgamadas, pero además la contaminación de la superficie del oro es responsable en parte de ese defecto para la no amalgamación. Si una partícula de oro tiene su superficie recubierta con una película de aceite La atracción hacia el mercurio es remplazada por por una repulsión, similar al mecanismo en el sistema mercurio-vidrio-aire. Para limpiar el metal y prevenir que el mercurio forme compuestos insolubles con un ión derivado de los concentrados o que se recubra con película de grasa, se añaden algunos reactivos como: NH4, Alcali, cianuro alcalino, etc. La recuperación de oro en la amalgamación sobre pasa el 95% cuando está presente en grano grueso y no tiene la superficie enmohecida o cubierta por películas de materiales extrañas.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA AMALGAMACIÓN Los resultados insatisfechos de la amalgamación se producen cuando intervienen factores negativos como:  Falta de contacto entre el oro y el mercurio.

 Oro demasiado fino de comportamiento coloidal.  Oro enclavado en sulfuros, ejemplo pirita aurífera.  La superficie del oro se encuentra recubierta con película de materas extrañas.  El mercurio es impuro.  Mercurio con apariencia de harina.  Pulpa contaminada con grasa, aceite, talco, azufre, etc. El oro se recupera del mercurio exprimiendo en una gamuza o en una lona de tejido bien tupido , el residuo llamado esponja se coloca en una retorta para evaporar todo el mercurio adherido al metal solido oro. UTILIZACIÓN DE RETORTAS

1. Justificación Para prevenir las consecuencias perniciosas del mal uso del mercurio,se debe utilizar en forma regular y obligatoria, las retortas y complementariamente los reactivadores del mercurio. Existe razones ambientales, de salubridad, económicas y de eficiencia operativa, que justifican esta medida, que permiten consiliar este slogan de que “primero es la salud y la vida, antes que todo el oro del mundo”, por otro lado “explotemos bien todo el oro del mundo, para disfrutar la vida”, y hagamos el oro de nuestro ámbito de trabajo el mejor lugar para vivir.

2.- Que es una retorta? Es un aparato muy simple que sirve para separar el oro, del mercurio que conforman la amalgama, y al cual se le aplica una fuente de calorífica; un tubo de destilación que atraviesa una tina de refrigeración y un recipiente para el mercurio condensado. GRAFICO

3.- Como se usa la retorta? a) Realizar la limpieza del crisol. b) Colocar la amalgama en el crisol envolviéndola en papel periódico para que no se pegue en el mismo, presionándola hacia el fondo para que tenga mejor contacto con el calor. c) Cerrar herméticamente el crisol, usando la cuña o el tornillo para evitar la fugas del mercurio. d) Llenar de agua fría la caja del refrigerador para que enfrieen los gases de mercurio en el tubo. e) Colocar un recipiente, con agua a la salida del tubo, donde caerán las gotas de mercurio líquido. f) El quemado del amalgama con el soplete debe hacerse al aire libre , para evitar accidentes. g) Cuando el crisol se pone rojo, por el calor del soplete, a los pocos minutos comienza a salir el mercurio de la retorta, se enfria en el tubo y caen las primeras gotas en depósito con agua. h) Cuando ya no sale más mercurio, hay que mantener el fuego del soplete

unos 5 o 10 minutos mas, para asegurarse de que todo el gas ha salido.

i) Cuando la retorta se ha enfriado, se habre la tapa y se golpea suavemente el tubo, para que salgan las ultimas “perlas” de mercurio. j) La esponja de oro queda en el fondo del crisol. Si el oro presenta aspecto sucio se puede lavar con acido nítrico diluido.

PRUEBAS DE AMALGAMACIÓN Amalgamación en botella  Se toma una muestra de 500 g de mena aurífera, se tritura y muele generalmente hasta que todo haya pasado el tamiz de 48 mallas (0.295 mm).  Se saca 200 g de muestra se coloca en una botella de boca ancha.  Se añade mercurio limpio el 10% del peso de la muestra tomada,.  Agregar agua como para formar una pulpa de 40 a 60% de sólidos.  Tapar la botella con corcho o goma.  Se coloca sobre rodillos giratorios que pueden ser de madera con eje metálico, y se hace girar en ambos sentidos por un lapso de 2 ó 3 horas.  Terminada la operación, se destapa la botella y se separa el mercurio de la cola mediante un pequeño lavador de oro (batea).  La lama presente se deja reposar hasta que el agua sea clara y apta para su decantación, sin pérdida de la lama.  La cola total se seca(arenas y lamas) se mezcla bien se muestrea y se ensaya por oro.  El oro amalgamado= Oro cabeza-Oro colas Ejemplo: Mena de cabeza contiene …………. 8 g/tn Cola contiene ……………..2 g/tn Recuperación = ( 8-2)/8 * 100 = 75%

II

PROCESO DE CIANURACIÓN DEL ORO

Introducción. L a disolución del oro bajo la acción de las soluciones de cianuro han sido estudiadas en forma definida, y está representrada por la reacción: 4 Au + 8 NaCN + O2 + H2O

4 NaAu (CN)2 + 4 NaOH

El oro se disuelve con facilidad, con las únicas condiciones de que el oro se encuentre libre y limpio, y que las soluciones de cianuro no contenga impurezas que puedan inhibir la reacción, además que haya un abastecimiento adecuado de oxígeno durante la reacción. Muchos minerales de oro se comportan de acuerdo con esta reacción, muchos otros minerales sin embargo se comportan en variado conjunto de problemas químicos, que dependen de los constituyentes quí micos que contiene la mena, entre ellos por ejemplo : El cuarzo, minerales siliceos, carbonatos de minerales alcalinos que son inertes a la solución de cianuro.

TERMODINAMICA DE LA CIANURACIÓN Es necesario recurrir a una revisión de sus principales propiedades termodinámicas de la lixiviación del oro, representados clásicamente por los diagramas de Pourbaix (Fig 1 y 2 ) que relaciona el potencial del óxidoreducción (Eh) del metal con el Ph del medio. FIGURA: 1

FIGURA 2

Estos diagramas muestran que compuestos como Au (OH)3; AuO2, HAuO3-2 y también el ión Au+3 requieren elevados potenciales redox (superiores al de la descomposición del oxígeno) para formarse. La lixiviación del oro metálico es , por tanto, muy difícil a causa de gran estabilidad de este último.

En el diagrama Au-H2O- CN- , no obstante , la reacción: Au(CN)2- + e-

2CN-

Se lleva a cabo dentro de los límites de estabilidad del agua. El campo de estabilidad del complejo aurocianuro esta limitada por una recta que inicialmente muestra una pendiente pronunciada, tornándose casi horizontal debido a la acción del oxidante de oxígeno en medio básico, hecho que a su vez permite que se haga efectiva la reacción de lixiviación por formación de aurocianuros. En el mismo grafico se puede observar que los compuestos: Au(OH)3,

Au3+ , y

HAuO3-2

son reducidos por la introducción del cianuro.

Se ha incluido también el diagrama

Au – H2O – Cl

Que muestra el ambiente fuertemente oxidante y ácido que es necesario para que el oro sea disuelto por iones cloro con la formación de AuCl4-.

MECANISMO ELECTROQUIMICO

La lixiviación puede llevarse a cabo por mecanismos diversos: químicos, o electroquímicos

Fisicos,

En el caso de la cianuración la disolución está regida por principios electroquímicos de la corrosión, THONPSON (1947) para demostrar este hecho utilizó pequeñas esferas de oro y una solución solifdificada como soporte de estas. Haciendo circular una corriente de KCN libre de aire constató, al cabo de tres días una ligera corrosión prosiguiendo hasta reducir a la mitad o más.

FIGURA

FIGURA

En la figura se facilita la explicación de este fenómeno; La reducción del oxígeno sobre la superficie metálica en la zona catódica va acompañada por la oxidación del oro en la zona anódica de acuerdo a las siguientes reacciones:

O2 + 2H2O + 2 e-

H2O2 + 2 OH-

(1)

2 Au

2 Au+ + 2 e-

(2)

Au+ + 2CN-

Au (CN)2-

(3)

Demuestra el experimento que existe un flujo de electrones en la fase líquida . en la que se encuentre el oxígeno disuelto y el cianuro. Y la fase sólida constituida por el oro. La capa límite de Nenrst, situada entre ambas fases tiene un espesor variable según el método de lixiviación y la velocidad de agitación

DISOLUCIÓN DE LOS METALES PRECIOSOS En su forma más simple, la reacción para disoluciín de oro metálico en una solución diluida de cianuro es: Au + 2CN

Au(CN)2 + e

En la práctica el oro no se disuelve sin aereación intensa, consecuentemente las siguientes reacciones han sido propuestas para la disolución del oro en soluciones diluidas de cianuro. 4Au + 8CN + O2 + 2H2O ------------- 4Au(CN) + 4OH

(Elsner)

2Au + 4CN + 2H2O

------------- 2Au(CN)2 + 2OH + H2 (Jannin)

2Au + 4CN + 2H2O +O2

-------------- 2Au(CN)2 + 2OH + H2O2 (Blodaender)

2Au + 4CN + H2O2

-------------- 2Au(CN) + 2OH (Blodaender)

Barsky y Hedley calcularon las constantes de equilibrio para las ecuaciones propuestas: Para la ecuación del Elsner

K= 1066

Para la ecuación del Jannin

K= 109.9

Para la ecuación del Bodlaender

K = 1016 y

1012.1

Sus resultados demostraron que para la ecuación de Elsner, la reacción continua hasta su terminación, es decir hasta que todo el cianuro es consumido o todo el metal es disuelto. Por lo tanto la ecuación de Elsner es la que realmente expresa la reacción de la disolución del del oro en soluciones de cianuro, osea:

4Au + 8CN + O2 + H2O ---------- 4Au(CN)2 + 4OH Para las ecuaciones de Jannin las constantes de equilibrio son son tan desfavorables. Por tener K un valor bajo.

EFECTO DEL TAMAÑO DE PARTICUALA EN LA VELOCIDAD DE DISOLUCIÓN DEL ORO Cuando se presente oro grueso libre en la mena, la práctica usual en recuperarlo por medio de trampas, jigs, mantas etc. Antes de la cianuraión. De otro modo estas partículas gruesas no podrían ser completamente disueltas en el tiempo adecuado par la cianuración.La máxima velocidad de disolución del oro fue de 3.25 mg/cm2/h , esto es igual a una penetración de 1.68 micrones de cada lado de una partícula plana de oro. Asi: partícula de oro de 44 micrones (malla 325) tomaria 13 horas Particula de oro de 1.2 micrones (malla100) tomaría 44 horas

EFECTO DEL OXIGENO SOBRE LA DISOLUCION DE ORO El oxígeno influye sobre la disolución del oro ya que es un agente oxidante para la disoución del oro. La tabla siguiente muestra disolución del oro.

Oxigeno %

el efecto del oxígeno sobre la velocidad de

Disolución del oro mg/cm2/h

0.0

0.4

9.6

1.03

20.9

2.36

60.1

7.62

99.5

12.62

La presencia de oxígeno se ve afectada en la disolución, ya que por ejemplo el consumo de oxígeno por otros minerales(compuestos) retarda la disolución del oro como:

O2 + 2H2O + 2e

--------------- H2O2 + 2OH

2 Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O ------------- 2Fe(OH)3

EFECTO DE LA TEMPERATURA El efecto de la temperatura produce produce un aumento en la actividad de la solución y por lo tanto se incrementará la velocidad de disolución del oro. La elevación de la temperatura facilita la acción del cianuro hasta cierto límite; algunas experiencias demuestran que más allá de 85ºC la solubilidad del oro declina.

En la práctica el uso de soluciones calientes para la extracción del oro de una mena tiene desventajas, tales como: el costo de calentamiento de la pulpa, aumento de la descomposición del cianuro debido al calor y el consumo excesivo de cianuro a causa de la reacción acelerada entre los cianicidas de la mena (sulfuros de cobre y de hierro) y el cianuro.

EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE CIANURO SOBRE LA VELOCIDAD DE DISOLUCIÓN DE ORO Mac Laurin, encontró en sus investigaciones que hay una concentración máxima alcanzada que es de 0.25% de KCN en la solución o en su equivalente de 0.19% de NaCN. Las soluciones más débiles que 0.001% de KCN no disuelven el oro. Posteriormente comprobaron que la concentración de las solución para una rápida disolución es de 0.05% de NaCN.

Cantidad de oro disuelto en una hora

NaCN en solución %

Au disuelto en 1 hora Mg/cm2

0.500

2.943

0.250

3.007

0.100

2.986

0.050

3.251

0.025

2.513

0.010

0.338

CIANURACION POR AGITACIÓN El procedimiento por agitación se ha encontrado satisfactorio para llevar a cabo pruebas de cianuración. En la actualidad son usados los reactores estacionarios agitados por un dispositivo (hélice, paletas etc.) movidos por un motor o también reactores de tipo pachuca. Una cantidad conocida de mineral es puesto en el reactor, así como una cantidad pesada de cal. Luego es añadida una cantidad de solución de cianuro de concentración conocida; En estas condiciones el reactor es agitada por un tiempo determinado.