TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE RELAVES AURÍFEROS QUE CONTIENE CIANURO EN FUNCIÓN DE SU pH Y CONCENTRACIÓN DE ASPERGILLUS SP.

Universidad Nacional “José Faustino Sánchez Carrión”

Escuela de Postgrado

Ecología y Gestión Ambiental

Manejo y tratamiento de desechos

TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE RELAVES AURÍFEROS QUE CONTIENE CIANURO EN FUNCIÓN DE SU pH Y CONCENTRACIÓN DE ASPERGILLUS SP. Docente:

Mg. Contreras Liza, Sergio.

AUTOR:

Abarca Rodríguez, Joaquín José

HUACHO - PERÚ 2011

Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

2

RESUMEN

En la lixiviación se utiliza el cianuro sustancia química elegida para la recuperación de oro. El cianuro es uno de los pocos reactivos químicos que disuelven el oro en agua. Es una sustancia química industrial

común

que

se

consigue

fácilmente

a

un

precio

razonablemente bajo. Por razones técnicas y económicas, el cianuro es la sustancia química elegida para la recuperación del oro del mineral. El cianuro ha sido utilizado en la extracción de metales desde 1887 y actualmente se le utiliza y maneja en forma segura en la recuperación de oro en todo el mundo. Las operaciones mineras para la extracción de oro utilizan soluciones muy diluidas de cianuro de sodio, típicamente entre 0.01% y 0.05% de cianuro (100 a 500 partes por millón). El producto de la lixiviación se obtiene solución rica está a su vez alimenta a planta para su recuperación ya sea por el proceso de adsorción con carbón activado, o por el método de cementación con zinc, pero el relave queda en las canchas de lixiviación conteniendo cianuro de sodio que debe ser tratada para no contaminar el medio ambiente. La degradación del cianuro ha tomado un papel muy importante en los últimos años, debido a que la solución pobre que sale de los procesos de recuperación

y los relaves siguen conteniendo grandes

cantidades de cianuro, por lo que existen algunos tratamientos de destrucción de cianuro

(procesos naturales químicos y biológicos) o

bien el reciclado de este. Dentro de su tratamiento biológico existen biodegradación aeróbico

y anaeróbico,

siendo la

primera la más eficiente

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su 3

tratamiento contemplando en ello los microorganismos como las bacterias, hongos y levaduras. Para lo cual se describirá el tratamiento por hongos y específicamente aspergillus sp. Siendo uno de los hongos que desintegran cianuro los enlaces de cianuro en su estado libre y complejos, para ello se describe el cultivo a partir de minerales nativas que contiene este tipo de hongos, su aislamiento y su adaptación al medio donde contiene cianuro en fusión de su pH y concentración de aspergillus sp. Llegando a resultado que el aspergillus es una hongo que destruye los enlaces de cianuro, esto a su vez cuando la concentración es constante a menor pH existe mayor destrucción, si el pH es constante a mayor concentración de esporas aumenta la destrucción del cianuro.

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ÍNDICE Resumen

2

Índice.

3

Introducción.

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I.

FUNDAMENTO TEÓRICO.

I.1.Lixiviación. I.1.1. Métodos de Lixiviación. I.1.2. Lixiviación de oro y Plata. I.2.Cianuro. I.2.1. Enlace del Cianuro. I.2.2. Clasificación del cianuro. I.2.3. Química del Cianuro Libre. I.2.4. Complejos Cianurados. I.2.5. Complejos Débiles y Fuertes del Cianuro. I.2.6. Mecanismo de la Oxidación del Cianuro.

8 8 9 10 11 12 12

I.2.7. Degradación del Cianato. I.3.Tratamiento del Cianuro.

13

I.3.1. Degradación Natural.

14

I.3.2. Degradación Química. I.3.2.1.Oxidación por Peróxido de Hidrógeno.

15

I.3.2.2.Conversión a Ferrocianuro.

17

I.3.2.3.Oxidación con Ácido peroximonosulfúrico. I.3.2.4.Clorinación Alcalina.

18

I.3.3. Adsorción con Carbón Activado.

18

I.3.4. Biodegradación. I.3.5. Clases de Biodegración. I.3.5.1.Aerobia. I.3.5.2.Anaerobia. I.4.Microorganismos.

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18 18 19

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I.4.1. Tipo de Microorganismo. I.4.2. Hongos. I.4.3. Clases de Hongos. I.4.4. Los Hongos Aspergillus. I.4.5. Estudio Científico de Crecimiento Microbiano. I.4.6. Curva de Crecimiento Microbiano. II.

MATERIALES Y MÉTODOS.

II.1.Materiales. II.1.1. Caracterización de la Muestra. II.1.2. Medio y Reactivos. II.1.3. Biorreactores.

20 21 22 23 24 24 25 25

II.2.Métodos. II.2.1. Equipo Experimental.

25

II.2.2. Procedimiento Experimental.

26

II.2.2.1.Aislamiento y adaptación de los Hongos. II.2.2.2.Fase de Adaptación de los Hongos a Incremento de pH.

26

II.2.2.3.Fase de Adaptación de los Hongos al Incremento de la

27

Concentración de Cianuro. II.2.2.4.Pruebas preliminares.

27

II.3.Biodegradación del Cianuro.

27

II.3.1. Preparación del Inóculo. II.3.2. Inoculación y Preparación del Medio Kelly Ms9b-CN. II.3.3. Diseño Experimental. II.3.4. Procedimiento de Datos. III.

RESULTADOS.

IV.

DISCUSIÓN.

V.

CONCLUSIÓN.

VI.

RECOMENDACIÓN.

Bibliografía.

29 29 29 30 31 31

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31 32 33

33 33 34 34 34 35 35 36 39 40 41

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INTRODUCCION A la preservación del ambiente no se le ha dado la Importancia que merece pese a existir leyes de regulación al respeto. Tanto es así, que se he llegado a niveles de contaminación tan altos que, en los ríos y lagunas, ubicados cerca alas centros mineros, han desaparecido muchas especies de la flora y fauna nativa. En los relaves de la industria minera, especialmente de la minería aurífera se encuentra cianuro de sodio, el que, aún en concentraciones muy bajas, afecta a la salud de los organismos vivos. EI cianuro se introduce en el plasma. Se combina fuertemente con el hierro, el cobre y el azufre, que son componentes, esenciales de muchas enzimas y proteínas importantes en los procesos vitales. EI principal compuesta afectado es el citocromo oxidasa, una enzima contenida en las células del cuerpo y que es esencial para la utilización del oxigeno. Su inactividad conduce a la asfixia celular y a la muerte de los tejidos. Como el sistema nervioso central de los animales superiores tiene la máxima necesidad de oxigeno, es el más gravemente afectado y su inutilización da lugar a la suspensión de todas las funciones vitales y a la muerte del organismo. Los microorganismos tolerantes al cianuro adaptan su crecimiento en su presencia o bien formando oxidasas alternativas que no son citocromos, o bien utilizando otras enzimas adaptableso constitutivas para su degradación y destoxificación. Este efecto explica el éxito del tratamiento microbiológico del cianuro. Para disolver el oro presente en el mineral, se usa soluciones diluidas de cianuro de sodio, según la ecuación de Elsner.

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Formándose un fuerte complejo entre el cianuro y el oro. A pesar de la relativa especificidad de la relación oro - cianuro, hay otros metales y componentes inorgánicos que reaccionan a la vez con el cianuro y en cierta medida, can hidróxido que debe estar presente para mantener el cianuro en forma iónica. Las reacciones can metales para dar diversos complejos son de gran importancia. Como resultado de la cianuración, de la degradación natural o del tratamiento de agua residual, se forma una diversidad de compuestos relacionados con el cianuro, entre los que figuran el tiocianato, ferrocianuros, sulfocianuros el cianato y el amoniaco. Estos compuestos son importantes, tanto desde el punto de vista toxicológico como de tratamiento. Cada vez más pruebas de laboratorio y de campo indican que estos compuestos, deben tomarse en consideración durante el diseño de instalaciones en el tratamiento de agua residual si se quiere que sean eficaces y tengan buen rendimiento.

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I. FUNDAMENTO TEÓRICO. 1.1. LIXIVIACION.[2]

Es la disolución selectiva de los metales, presentes en las especies mineralógicas de cualquier naturaleza, desde los sólidos que los contienen, mediante una solución disolvente acuoso. 1.1.1.METODOS DE LIXIVIACION. Los principales métodos de lixiviación usados en la actualidad se pueden clasificar de la forma que sigue: a. Lixiviación

In-Situ: Consiste en la aplicación de soluciones

directamente sobre el mineral que está ubicado en el lugar del yacimiento, sin someterlo a labores de extracción minera alguna. b. Lixiviación en Botaderos: Consiste en el tratamiento de minerales

de muy bajas leyes, normalmente debajo de la ley de corte económica

para

la

planta

principal-conocidos

como

“estéril

mineralizado”. En los yacimientos más antiguos, este material muchas veces se acumuló sin prestar atención a su tratamiento posterior, normalmente en cañones o quebradas cercanas a las minas. Alcanzando alturas de 100 metros o más y el sustrato basal no siempre es el adecuado para recoger soluciones, sin embargo estas continúan aplicándose en la parte superior y colectándose en una laguna de intersección en la roca impermeable más próxima. c. Lixiviación en Pilas (Pad): A diferencia de los botaderos, en este

caso el mineral tiene una mayor ley y, por lo tanto, económicamente Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

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paga por un tratamiento más complejo a través de una planta de chancado. Las pilas se cargan habitualmente entre 3 y 10 metros, sobre un sustrato impermeable, normalmente protegido con una membrana de plástico del tipo polietileno de alta, baja o muy baja densidad o cloruro de polivinilo, que puede tener desde 0,1 a 1,5 mm de espesor según las exigencias de cada aplicación. d. Lixiviación en Bateas Inundadas: Conocido como sistema de

lixiviación por percolación, consiste en una estructura con forma de paralelepípedo de hormigón, protegido interiormente con asfalto antiácido o resina epóxica, provisto de un fondo falso de madera y una tela filtrante, que se llena hasta arriba de mineral y que se inundan con las soluciones de lixiviación. e. Lixiviación por Agitación: Para ello se requiere que el mineral

este finamente molido, por esto se aplica solamente a minerales frescos de leyes altas, que por su mayor valor contenido justifican una molienda húmeda, a cambio de una mayor recuperación y de un menor tiempo de proceso. 1.1.1. LIXIVIACION DEL ORO Y LA PLATA [9]

Los cianuros de potasio, sodio y calcio, en medio alcalino, disuelven el oro formando complejos de cianuro. Sin embargo, industrialmente se prefiere usar el cianuro de sodio (NaCN) por su mayor contenido de CN-activo por unidad de peso: 53%, versus 40% en el caso del KCN, lo que influye en los precios de comercialización y transporte. El cianuro de calcio, Ca(CN)2,no es tan utilizado, a pesar de presentar un buen porcentaje de ion CN-activo: 56,5% dado que suele comercializarse con un mayor contenido de impurezas que en los otros dos casos.

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La reacción de disolución que tiene lugar durante la lixiviación de estos elementos con soluciones de NaCN, son de tipo electroquímico. La reacción global del oro es: 4Au+(ac) + 8CN-(ac) + O2(g)  4Au(CN)-2(ac) + 4OH-(ac) La reacción de disolución de oro por el cianuro sugerida por L. Elsner (1 846) es la siguiente: 4Au(s) + 8NaCN(ac) +2H2O(l)+O2(s)4Na[Au(CN) 2] (ac)+ 4NaOH(ac) La disolución de oro por el cianuro según G. Bodlander (1 896) sugirió que ocurre en un proceso de dos pasos en el que se forma peróxido de hidrógeno como compuesto intermedio: 2Au(s)+ 4NaCN(ac)+2H2O(l)+O2(g)2Na[Au(CN) 2] (ac)+ 2NaOH(ac)+ H2O2(ac) 2Au(s) + 4NaCN(ac)+ H2O2(ac) 2Na[Au(CN) 2] (ac)+ 2NaOH(ac) 1.2. CIANURO[8].

Cianuro es un término general que se aplica a un grupo de sustancias

químicas

que

contienen

carbono

y

nitrógeno.

Los

compuestos de cianuro contienen sustancias químicas (antropogénicas) que se encuentran presentes en la naturaleza o que han sido producidas por el hombre. Existen más de 2.000 fuentes naturales de cianuro, entre ellas, distintas especies de artrópodos, insectos, bacterias, algas, hongos y plantas superiores. Las principales formas de cianuro producidas por el hombre son el cianuro de hidrógeno gaseoso y el cianuro sólido de sodio y de potasio. Debido a sus propiedades únicas, el cianuro se utiliza en la fabricación Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

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de partes metálicas y en numerosos productos orgánicos comunes como los plásticos, las telas sintéticas, los fertilizantes, los herbicidas, los tintes y los productos farmacéuticos. Existe una justificable preocupación pública por el uso del cianuro en ambientes industriales. El cianuro es una sustancia tóxica que puede ser letal si se la ingiere o se la inhala en cantidades suficientes. Al iguana que miles de otras sustancias químicas que se utilizan en nuestros procesos industriales modernos; el conocimiento, los procedimientos adecuados de manipulación y una actitud responsable son fundamentales para el uso seguro y beneficioso del cianuro. La minería es una actividad industrial que utiliza una cantidad significativa de cianuro, aproximadamente un 20% de la producción total. Desde 1887, las soluciones de cianuro se han utilizado principalmente para extraer oro y plata de material mineral, que de otro modo no podrían extraerse eficazmente. Además, el cianuro se utiliza en concentraciones bajas como un reactivo de flotación para ayudar a recuperar metales base como el plomo, el cobre y el zinc. 1.2.1. ENLACE DEL CIANURO [3].

La compleja naturaleza del comportamiento de los cianuros puede explicarse al menos en parte, por el enlace del radical cianuro. La gran diversidad y compleja naturaleza de los diferentes compuestos

cianurados

se

puede

explicar

en

función

de

las

características químicas del grupo ciano (-C≡N). El anión cianuro, formado por un átomo de carbono y uno de nitrógeno, presenta un enlace σ, dos enlaces π y dos orbitales antienlazantes desocupados. Los dos primeros orbitales de su estructura se llenan con el número máximo de electrones, mientras que los otros orbitales están vacíos. Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

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Debido a que los orbitales σ y π (1+2) están llenos con electrones, el cianuro

se

comporta

como

un

halógeno.

Sin

embargo,

su

comportamiento pseudohalógeno no puede explicar la formación de complejos cianurados con los metales de la serie de transición como Fe, Co, Ni, Cu y Zn. Los orbitales antienlazantes desocupados del ión cianuro pueden formar orbitales híbridos con los orbitales “d” (parcial o totalmente llenos) de los metales de transición. La contribución de un par de electrones (bien del ión cianuro al metal o viceversa) se conoce como “enlace recíproco”, y explica la estabilidad de los complejos cianurados con metales. Por otra parte, el ión cianuro tiene también un triple enlace que puede romperse fácilmente, siendo el responsable de su elevada reactividad.

1.2.2. CLASIFICACIÓN DEL CIANURO.[4, 8]

Una gran variedad de compuestos de cianuro y sus derivados están presentes en los relaves y solución pobre (barren) o efluentes residuales que salen de las plantas extractivas de oro/plata y de los laboratorios metalúrgicos de investigación, ellos pueden ser clasificados en tres grandes grupos: ✔ Cianuro libre ✔ Complejos de cianuro ✔ Complejos débiles y fuertes del cianuro Juntos los tres compuestos de cianuro constituyen el “cianuro total”, al conocer la química de estos tres tipos de cianuro se puede comprender su comportamiento respecto de la seguridad y el ambiente.

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1.1.1.QUÍMICA DEL CIANURO LIBRE. Cianuro libre es el término utilizado para describir tanto el ion de cianuro (CN) que se disuelve en el agua del proceso como cualquier cianuro de hidrógeno (HCN) que se forma en la solución. Las briquetas sólidas de cianuro de sodio se disuelven en el agua para formar el ion de sodio y el anión de cianuro (CN). El anión de cianuro se combina luego con el ion de hidrógeno para formar HCN molecular. La concentración del ion de hidrógeno en el agua del proceso se expresa mediante el conocido parámetro pH. CN- + H2O HCN + OH-

Figura 1-1. Relación entre HCN y CN con el pH.

Desde el punto de vista práctico, económico o de seguridad, el pH de la disolución debe ser superior a 11 para limitar o prevenir la formación y la pérdida de HCN desde los sistemas acuosos. 1.1.2.COMPLEJOS CIANURADOS. Aunque las soluciones que contienen cianuro se utilizan en la minería porque reaccionan con el oro, también reaccionan con otros Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

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metales, el mineral aurífero casi siempre contiene otros metales, entre ellos hierro, cobre, zinc, níquel y plata, así como otros elementos como el

arsénico

en

concentraciones

la de

mayoría otros

de

metales

los

cuerpo

típicos

mineralizados,

son

mayores

que

las la

concentración de oro en varios órdenes de magnitud. Cuando un cianuro alcalino metálico se disuelve en agua, en vez de desprender el ión cianuro (CN-) el metal de transición y el cianuro permanecen combinados como un anión radical complejo. K3Fe(CN)63K+ + Fe(CN)63La estabilidad del anión complejo cianurado metálico depende del catión metal que forma parte de él, pH y del potencial redox del medio en que se encuentra. Cuadro Nº 1-1: Disolución de Metales por el cianuro.

Elementos Cianuro total Arsénico Cobre Hierro Plomo Molibdeno Níquel Zinc

CONCENTRACIÓN (mg/lt) 50-2000 0-115 0.1-300 0.1-100 0-0.1 0-4.7 0 .3-35 13-740

Hay 28 elementos capaces de formar complejos con el cianuro, siendo 72 los complejos cianurados metálicos posibles. La toxicidad de los cianuros complejos de metales se debe generalmente a la disolución del complejo con formación de cianuros libre.

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1.1.3.COMPLEJOS DÉBILES Y FUERTES DEL CIANURO. Convencionalmente, los químicos en cianuro distinguen entre los complejos “débiles” y “fuertes” de cianuro, los complejos débiles de cianuro, con frecuencia denominados cianuros “disociables en ácido débiles” o cianuro DAD (WAD), pueden disociarse en solución y producir concentraciones

ambientales

significativas

de

cianuro

libre,

los

complejos débiles incluyen complejos de cianuro de cadmio, cobre, níquel, plata y zinc, el grado al cual se disocian estos complejos depende en gran medida de pH de la solución.

Cuadro Nº 1-2: Comportamiento del Cianuro.

Los complejos se enumeran en el orden de aumento relativo de estabilidad, a medida que se forman los complejos-cianuro se hacen más estables que el cianuro libre, sin embargo, si el cianuro total son

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los residuos finales, este tratamiento se convierte en un problema serio y costoso debido a la estabilidad extrema de los complejos fuertes. 1.1.4. MECANISMO DE LA OXIDACION DEL CIANURO.

El mecanismo de detoxificación de cianuro como es aplicado en plantas de cianuración puede ser comparado a la oxidación natural de cianuro en suelos para producir cianato: 2CN- + O2 2CNOSin embargo, esta oxidación es sólo uno de una serie de reacciones, el cual finalmente puede convertir el cianuro a dióxido de carbono y nitrógeno, según lo mostrado a continuación.

Figura 1-2. Mecanismo de Oxidación del Cianuro.

Como resultado de la complejidad de la reacción en cadena, se explicarán principalmente el mecanismo de la oxidación de cianuro a cianato. La posterior oxidación para la producir nitrógeno y dióxido de carbono únicamente se puede lograr con ciertos oxidantes o en un tratamiento biológico. La oxidación de cianuro y por lo tanto, la formación de cianato es la reacción

termodinámicamente

favorecida

como

lo

muestra

Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

el

1 8

correspondiente diagrama Potencial versus pH mostrado en la figura 13 El cual ilustra que el cianato es la especie predominante dentro del dominio de estabilidad del agua. Sin embargo, contrariamente a las expectativas termodinámicas, la reacción avanza muy lentamente en la dirección

de

la

formación

de

cianato

como

resultado

de

un

impedimento cinético.

Fig. Nº1-3: Diagrama de potencial – pH del sistema CN- - OCN—H2O a 25°C

1.1.5.DEGRADACION DE CIANATO Después de una detoxificación satisfactoria, el cianuro es oxidado a cianato. Sin embargo, el cianato no es el producto final de la detoxificación de cianuro. El cianato reacciona también por oxidación directa con el oxidante usado en la cianuración o por hidrólisis intermedia. Algunos de los oxidantes usados en la detoxificación de cianuro, como los hipocloritos u ozono son aptos para oxidar el cianato a nitrógeno y dióxido de carbono.

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2OCN- (ac) + 3OCl- (ac)+ H2O(l)N2(g)+ 2CO2(g)+ 3Cl-+2OH-(ac) La dependencia del pH en la oxidación de cianato es inversa para la detoxificación con ozono. Un incremento del pH favorece la oxidación de cianato y acelera la reacción. 2OCN-(ac) + 3O3(g) + 2OH-(ac) N2(g) + 2CO32-(ac) + 3O2(g)+ H2O(l) El cianato está sujeto a una posterior hidrólisis. El pH de la solución tiene una ligera influencia en el desarrollo de la reacción. El mecanismo de las reacciones de la hidrólisis en medio acido y alcalino.

Fig. Nº1.4: Mecanismo de la hidrólisis del cianato en medio acido y alcalino.

1.2. TRATAMIENTO DEL CIANURO3. Se emplean cuatro formas generales de tratamiento de la solución de cianuro: ✔ Degradación natural. ✔ Oxidación química. ✔ Precipitación. ✔ Biodegradación.

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2 0

1.1.1.DEGRADACIÓN NATURAL. La degradación natural en las pozas de tratamiento se lleva a cabo debido a la interacción de varios procesos como la volatilización, hidrólisis,

foto

degradación,

disociación,

oxidación

química

y

bacteriológica, y precipitación. La degradación natural puede verse influenciada por variables como: las especies de cianuro en la solución y sus respectivas concentraciones, temperatura, pH, aeración, rayos de sol, presencia de bacterias, tamaño de poza, profundidad y turbulencia. Los mecanismos principales que controlan la degradación natural del cianuro son la volatilización del HCN y la disociación de los complejos metálicos cianurados, siendo esta última, la etapa controlante del proceso. 1.1.2.DEGRADACIÓN QUÍMICA. 1.1.2.1. OXIDACIÓN POR PERÓXIDO DE HIDROGENO. Se han desarrollado dos procesos los cuales utilizan el peróxido de hidrógeno para la destrucción oxidante del cianuro libre y los complejos del cianuro. El primer proceso conocido como proceso Kastone fue originalmente propuesto por la Dupont, 1 974 y por Mathre y Devries, 1 981. Este proceso utiliza una solución de peróxido de hidrógeno al 41% con unos pocos mg/L de formaldehido y cobre. El segundo proceso desarrollado por DegusaCorporation, empleando una solución de peróxido de hidrógeno y sulfato de cobre a varias concentraciones, aunque es recomendable no emplear las sales de cobre, debido a la presencia de este metal dentro de los minerales tratados. La reacción fundamental del segundo proceso es: CN-(ac)+ H2O2(ac) CNO-(ac) + H2O(l)

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2 1

CN (−ac ) + H 2O2( ac ) + Cu( s ) → CNO(−ac) + 4 H 2 O( l )

[ M (CN ) 4 ] −2 ( ac) + 4H 2O2( ac) + 2OH − ( ac) → M (OH ) 2( s ) + 4CNO(−ac) + 4 H 2O(l ) 2Cu(+ac2 ) + [ Fe(CN ) 6 ]

−4

( ac )

→ Cu 2 [ Fe(CN ) 6 ]

s

CN (−ac ) + 2 H 2O( l ) → CO3−(2ac ) + NH 4+( ac )

1.1.2.2. CONVERSIÓN A FERROCIANURO.

La adición de excesos de sulfato ferroso a las soluciones cianuradas ajustadas entre pH 7,5 y 10,5 convierte la mayor parte del cianuro en ferrocianuro. Este es uno de los métodos más antiguos de disposición de cianuro. El método trabaja mejor para soluciones de 10 a 100 ppm de HCN, y requiere grandes excesos de sulfato ferroso (16 moles por mol de cianuro para soluciones cuprocianuradas). Se puede alcanzar reducciones en las concentraciones de cianuro de 88 a 96%. Las sales de ferrocianuro formado son muy estables y precipitan rápidamente, pero a pesar de ser considerados no tóxicos, estos se fotodegradan liberando HCN. Con el uso de sulfato ferroso, realmente no se destruye al cianuro. Este solamente cambia el cianuro libre hacia una forma más estable, como ferrocianuro el cual puede formar precipitados altemente insolubles con metales pesados. NaCN + FeSO4Na4Fe(CN)6 + Na2SO4

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2 2

El ataque directo del ión ferroso sobre el cianuro, involucra un consumo del ión ferroso sobre el calcio presente en el efluente (pH 10) antes de neutralizar al cianuro de sodio: Ca(OH)2 + FeSO4 Fe(OH)2 + CaSO4 4Fe(OH)2+ 2H2O+ O2 4Fe(OH)3 4Fe(OH)2 + CN-+ O2 Fe(CN)64-+ 2OH1.1.2.3. OXIDACIÓN CON ACIDO PEROXIMONOSULFÚRICO.

El peróxido de ácido sulfúrico (H2SO5) es conocido como ácido de Caro pues lleva el nombre de su inventor Heinrich Caro (1 834 – 1 910), quien fue el primero que lo preparó en 1 898. El ácido de Caro es un conocido agente degradador de cianuro muy utilizado para el tratamiento de efluentes proveniente de los procesos de cianuración en la minería del oro y de la plata. Este es fabricado como producto de la reacción exotérmica entre el H2SO4y el H2O2, de la cual, resulta una solución clara e incolora de una sola consistencia cuyas propiedades físicas se presentan en la tabla 2.5. Debido a su inestabilidad, el ácido de Caro es generado en el mismo punto de uso bajo la siguiente reacción:

H 2 SO4 ( ac ) + H 2O2 ( ac ) ⇔ H 2 SO5( ac ) + H 2O( l )

El ácido de Caro degrada fácilmente los CNWAD y los cianuros libres que provienen de los relaves de las plantas en los procesos de extracción de la minería de oro debido a que estos se disocian fácilmente a pH = 9, este pH resulta porque la adición del ácido de Caro a los relaves disminuye Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

2 3

el pH de los valores normales de estos que están entre 10,5 y 11,5 debido a la cantidad de álcali utilizado en el proceso de cianuración.

1.1.2.4.PROCESO INCO – SO2.

La toxicidad de los cianuros solubles sobre las especies vivas es bien conocida, en consecuencia se hace relevante para la protección del medio ambiente el tratamiento adecuado de los efluentes de la industria

minera.

Las

consideraciones

a

este

aspecto

permiten

entender los problemas técnicos que surgen para poder controlar la emisión de cianuro al ambiente por la industria minera. Rápidamente se difundió la destrucción de cianuros mediante la aplicación del proceso INCO (SO2/aire) introducido en 1 994 después de que INCO adquirió la patente canadiense original. El proceso se mostró sensible a diversos parámetros como: el pH, la concentración de ion cianuro, la dosificación de SO2, la concentración de los metales Cu y Fe en solución, la presencia de otros aniones como SCN- y S2O3=, la viscosidad y la transferencia de oxígeno. Debe reconocerse en este proceso lo inconveniente que resulta la presencia del SO2, respecto a su: generación, almacenamiento, manipulación y agresividad química que impacta a la salud de los trabajadores y al medio ambiente en general, particularmente en el caso de eventuales derrames o fugas durante el proceso. Oxidación:NaCN(ac) + SO2(ac) + O2(ac) + H2O(L)NaCNO(ac) + H2SO4(ac) Me (CN)42- + 4SO2(ac) + 4O2(ac) + 4H2O(L)4CNO-(ac)+ 4H2SO4 + Me2+ Donde: Me = Au, Ag, Zn, Cu, Fe, Ni, Cd, etc. Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

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1.1.2.5.CLORINACIÓN ALCALINA.

La clorinación alcalina es un proceso químico que consiste en la oxidación y destrucción del cianuro libre y los complejos de cianuro débiles bajo condiciones alcalinas (pH: 10,5 – 11,5). El cloro se suministra en forma líquida o gaseosa o bien, como hipoclorito de sodio en forma sólida. Las formas sólidas se preparan en soluciones concentradas previamente antes de usarse en el proceso de oxidación. El

cloro

o

el

hipoclorito

pueden

también

generarse

in

situ

electrolíticamente. El primer paso en la destrucción del cianuro utilizando hipoclorito o cloro en forma de gas consiste en la oxidación del cianuro para formar un cloruro de cianógeno intermedio como se puede apreciar en las siguientes reacciones: CN- + ClO- + H2O CNCl + 2OH- CNO- + Cl- + H2O 2CNO- + 3ClO- + 2H+ 2CO2 + H2O + 3Cl- + N2 2NaCN + 2Cl2 + 2Ca(OH)2 (pH = 11) 2NaCl + CaCl2 + Ca(CNO)2 + 2H2O 2NaCN + 5Cl2 + 4Ca(OH)2 2NaCl + 2CO2 + N2 + 4H2O + 4CaCl2 1.1.3. ADSORCIÓN CON CARBÓN ACTIVADO.

El empleo de la adsorción por carbón activado se debe a los intentos de emplearlo como catalizador de la oxidación del cianuro con oxígeno. Se observó que el cianuro era en primer lugar adsorbido y después oxidado catalíticamente. La presencia de iones metálicos, especialmente cobre, intensificaba la eliminación de cianuro por la eliminación de cianuro mediante la formación de un complejo de cobre.

Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

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Posteriormente se investigó la eliminación de cianuro utilizando carbón activado granulado sin oxidación (1 971). Se encontró que para la eliminación del cianuro era necesaria la adición de cobre o níquel. El proceso consiste en la adición de iones metálicos, seguida de un periodo de formación de complejos y de la adsorción de una columna de carbón activado granulado. El estudio fue muy completo y en él se investigó

la

generación

y

reutilización

del

carbón

activado

conjuntamente con la eliminación del cianuro. La regeneración del carbón se realizaba mediante un ciclo de lavado ácido, empleando ácido sulfúrico. Utilizando columnas de adsorción y con un contenido de cianuro de cobre de 75 mg/L expresado en cianuro en el afluente, se obtenía en el efluente concentraciones de cianuro de menos de 0,5 mg/L. Sin embargo, el costo inherente a la adquisición del nuevo carbón y su regeneración, hacia el proceso era inaplicable en la mayor parte de los casos en que había contenidos elevados de cianuro disociable en ácido débil. Por otra parte, el uso de adsorción mediante carbón activado, puede ser un proceso viable para eliminar contenidos de trazas de cianuros (