Destruccin y recuperacin de cianuro

Procesos Industriales de Tratamiento de CianuroNombre: Fernando Rodrguez GonzlezIngeniera Civil QumicaGrado Magister en Metalurga Extractiva

Tratamiento de Efluentefernandoo@live.cl2014

1Por qu es txico el cianuro?

IntroduccinDiagrama de Eh vs pH a 25C para el sistema H20-CN. Para la degradacin de Cianuro 10-3 M2

Introduccin

BAJO COSTO.

BAJA DOSIFICACIN.

QUIMICA DE REACCIN QUMICA SIMPLE.

ESTABLE.

ALTA EFICIENCIA DE EXTRACCIN.CaractersticasCIANUROCaractersticasX ALTA TOXICIDAD.

X BAJAS VELOCIDADES DE DISOLUCIN (Baja selectividad).

TOXICIDADALTA3

Destruccin del Cianuro

Procesos ms comunes de destruccin de cianuro:

Destruccin de Cianuro5Destruccin de Cianuro: Proceso INCO Tanto el Au como la Ag metlicos pueden ser recuperados mediante tcnicas de lixiviacin que emplean cianuros para formar complejos estables. Estas aplicaciones muestran la importancia que, en la Industria Minera, tiene el empleo de cianuros.

6Destruccin de Cianuro: Proceso INCO

Como Destruimos el cianuro que se utiliz para disolver el oro y la plata?

7Destruccin de Cianuro: Proceso INCO pHConcentracin de CianuroDosificacin de SO2 Concentracin de metales en solucinConcentracin de metales como el Cu y el Fe.Presencia de otros aniones como SCN- y S2O3 =Viscosidad Transferencia de oxgeno.8Proceso INCO9Proceso INCOEste problema se puede ver analizando pruebas experimentales de acuerdo al siguiente grfico:10

Proceso INCOCurva AzulSi el sistema presenta Cianuro y Sulfitorespectivamente.El sulfito no se consumira en un tiempo prudente, o la reaccin es muy lenta.Curva RojaSi el sistema presenta Cianuro, Sulfito y Cobre.

El sulfito se consumira en de acuerdo a la reaccin planteada, y ya visualizamos el efecto CATALIZADOR del cobre11Considerando que la reaccin debe contener cobre como catalizador en la solucin, se puede analizar la concentracin de cada componente en la solucin:

Concentraciones para la oxidacin del proceso INCO(4 mM NaCN, 0.8 mM CuSO4, 8 mM Na2SO3, pH 9, con inyeccin de aire)El cianuro (como cianuro libre) se oxida a cianato y a la misma velocidad se va consumiendo el sulfito y generando el sulfato.

Se puede decir que bajo estas condiciones se est dando la reaccin qumica, pero a muy bajas concentraciones de cianuro.Proceso INCO12Si se aumentan las concentraciones de cianuro en la solucin, se tendr el siguiente grfico:

Efecto del Cianuro libre en el proceso INCO(8 mM NaCN, 0.8 mM CuSO4, 16 mM Na2SO3, pH 9, aire inyectado).Proceso INCOSi se aumenta la concentracin de Cianuro libre, manteniendo todo lo dems constante:

Se observa un consumo inicial del cianuro en solucin, mientras que se seguir oxidando el sulfito.

Esto sugiere que la reaccin no puede llevarse a cabo en la presencia de cianuro libre en solucin, y que debe agregarse cobre para oxidarlo o acomplejarlo.Conclusin: El proceso INCO solo puede tratar cianuro en forma acomplejada, pero disociables con cidos dbiles.13Consumo de cianuros acomplejados de disociacin con cidos dbiles:

Efecto del cianuro libre en la oxidacin del cianuro (medido con la formacin de cianato) para un proceso CSTR (tanque reactor agitado continuamenta) (0.8 mM CuSO4, 8 mM Na2SO3, pH 9, inyeccin de aire, 20 min tiempo residencia/tank).Proceso INCOLa influencia del cianuro libre en el proceso es negativa, pues el cianuro libre en solucin detiene la formacin de cianato, ya que si el cobre no es suficiente para oxidar o acomplejar, quedar cianuro libre. El hecho que la oxidacin del cianato sea continua en el ensayo con 4mM de cianuro, significa que el cobre fue capaz de eliminar presencia del cianuro libre y se produjo de manera continua el proceso.Se demostr que este proceso requiere la ausencia de cianuro libre posterior a la rpida oxidacin del cianuro (por accin del cobre) para tener una oxidacin continua del cianuro a cianato.

Resumen Proceso INCODe esta forma, es posible que la solucin inicial posea una cantidad de cianuro libre, siempre que este ltimo sea eliminado o acomplejado al inicio de la reaccin. Al comenzar el proceso, si se tienen grandes prdidas de oxgeno o bien de sulfito en la solucin, se debe agregar sulfato de cobre para eliminar el cianuro libre. Si se agregara un exceso de cobre, se formara un complejo di-cianuro de este metal. As, para que la reaccin sea sustentable en el tiempo, la adicin de cobre es necesaria para la eliminacin del cianuro libre. 15Consumo de oxgeno en el proceso:

Efecto del rendimiento del tanque agitado en la concentracin de los reactantes y productos para la oxidacin del cianuro (8 mM NaCN, 0.8 mM CuSO4, 8 mM Na2SO3, pH 9, inyeccin de oxgeno).Proceso INCODespus de 10 minutos de reaccin en el tanque continuamente agitado, la reaccin prcticamente se termina.

Por otro lado, la concentracin de oxgeno disuelto durante la oxidacin del cianuro es cero, y va en aumento una vez que se termina de oxidar el producto final.16Uso estequiomtrico de sulfito a cianato:

Proceso INCOSi se asegura la concentracin de oxgeno suficiente en la solucin, la cantidad de sulfito a agregar debe ser la estequiomtrica.

El sulfato se va generando a la misma tasa que el cianato. Si se agregara ms sulfito del indicado por la reaccin, este se oxidar a sulfato, pero sin actuar sobre el cianuro, por lo que no tendr ningn efecto sobre la eliminacin de los cianuros de baja disociacin (WAD).Las caractersticas generales del proceso INCO se pueden resumir de la siguiente manera:

Flujo de alimentacin: 250-400 ppm de cianuro.Flujo de salida: 0,2-5,0 ppm de cianuro.

Requiere de un catalizador para su reaccin, en este caso el cobre (en forma de sulfato).

Requiere de un estricto control de las concentraciones de cobre, cianuro libre y oxgeno, por lo que no es fcil su control.

Se lleva acabo a pH 9 para la precipitacin de ferrocianuros que no hayan sido extrados de la solucin.Caractersticas IndustrialesProceso INCOLa reaccin se lleva a cabo normalmente a un pH de aproximadamente 8,0 a 9,0, y debido a la formacin de cido en las reacciones.

La cal se requiere normalmente para el control del pH. Las disminuciones en el rendimiento del proceso puede ocurrir si el pH flucta fuera de este rango ptimo.

La temperatura tiene poco efecto en el rendimiento del proceso de entre 5 C y 60 C.

El proceso se caracteriza por tener una configuracin de dos etapas:

Caractersticas IndustrialesProceso INCO19Caractersticas IndustrialesProceso INCO

En la primera etapa para completar la oxidacin de cianuro se agregan al sistema, dixido de azufre, cal y sulfato de cobre En la segunda etapa es posible agregar o adicionar nuevamente Cal u otros productos qumicos (por ejemplo, cloruro frrico) para maximizar la precipitacin de metales, tal como lo muestra el segundo reactor. Esto es necesario en algunos casos, ya que la oxidacin completa de cianuros WADs requieren de un pH ms bajo, haciendo precipitar ciertos metales a partir de la solucin. 20Destruccin de Cianuro: Proceso INCO Las variables de proceso incluyen el tiempo de retencin primaria, la tasa de alimentacin de aire, la dosis de cobre, pH y tasa de alimentacin de dixido de azufre.

La cantidad de dixido de azufre u otro reactivo utilizado se ajusta basado en la concentracin de cianuro WAD en solucin tratada, y se determina con evaluaciones de laboratorio y / o de planta piloto.

En general, la dosis de cobre es a una concentracin menor a 50 [mg/L], a menos que la concentracin de hierro sea elevada, pues existira una mayor demanda de cobre adicional, para la precipitacin de cianuro de hierro. 21Destruccin de Cianuro: Proceso INCO

22Destruccin de Cianuro: Proceso INCO El proceso ha demostrado ser en numerosas aplicaciones ya sea de gran escala u otras bajar la concentracin de cianuro en una gran variedad de efluentes.

El proceso es eficiente en el tratamiento de lodos, y as tambin en soluciones.

Todas las formas de cianuro se retiran de la solucin, incluyendo el complejo estable cianuro de hierro.

Los costos operacionales son comparables con otros procesos de tratamiento qumico.23Destruccin de Cianuro: Proceso INCO DESVENTAJAS

- Si el proceso presenta niveles altos de cianuro, los costos de reactivos y energa elctrica pueden ser muy alta, por ende sera perjudicial.

- Puede resultar niveles indeseables de sulfato en la solucin tratada.

- CIANURO NO SE RECUPERA !!!!!

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Recuperacindel Cianuro

Para la recuperacin de cianuro en solucin existen dos mtodos principales:

Recuperacin de Cianuro 26Proceso AVREsquema general del proceso AVR:Proceso AVR

Volatilizacin del cido cianhdrico desde la solucin acidificada.

La solucin es impulsada desde el tanque de conversin hacia la torre de volatilizacin, donde el HCN es removido de la solucin hacia el aire utilizando flujos de aire en contracorriente.

El aire cargado en HCN es enviado hacia la torre de recuperacin, donde la solucin es neutralizada con Hidrxido de sodio (hasta llegar a un pH 12) para producir el cianuro de sodio.Neutralizacin de la solucin volatilizada de HCN hasta llegar a un pH de 9 utilizando cal antes de descargar a los estanques de descarte.

Los cationes metlicos y los complejos de ferrocianuros son precipitados fuera de la solucin durante la neutralizacin.

28Caractersticas Generales:En este proceso, la recuperacin de cianuro alcanza el 90% del cianuro total, por lo tanto, la solucin no es descartable, ya que normalmente estas soluciones deben tener un mximo de 1 ppm de cianuro.Proceso AVRLas fases de acidificacin y reciclaje del cianuro son reacciones muy rpidas (alrededor de 10 minutos) para su ocurrencia. La etapa que ms problemas produce es la volatilizacin del cido cianhdrico. Las mejoras que se han implementado han sido para acelerar la cintica de esta parte del proceso.La cantidad de cido a agregar depender de la fuerza en los enlaces de los complejos de cianuro que estn presentes. Si son muy fuertes, se debe utilizar ms cido.La idea del proceso SART naci del hecho que el cobre puede llegar a consumir una importante cantidad de cianuro durante el proceso de lixiviacin.

Es por esto que el objetivo de esta idea es la recuperacin de cianuro a partir de los complejos de cobre-cianuro y extraer el cobre de la solucin en forma de slfuros como subproducto. Proceso SARTEl proceso SART (Sulfidiacin, Acidificacin, Recirculacin y Especiamiento) es una nueva tecnologa desarrollada por Lakefield Research en Canad (1998).30

Esquema general del proceso SART:Proceso SART31IntroduccinProceso SART aplicacin Industrial

DESCRIPCIN DEL PROCESOProceso SART aplicacin Industrial

33Las variables ms importantes a analizar para la decisin de como tratar los efluentes de los procesos de cianuracin del oro son:

La concentracin de cianuro (y dems componentes) de esta solucin.

La normativa que diga con que concentracin de cianuro se pueden descartar los efluentes.

Evaluacin fsica y econmica para la implementacin del proceso. Anlisis de Planta Proceso SARTIntegracin del ProcesoProceso SART aplicacin Industrial

CASO EN ESTUDIO A ANALIZARProceso SART aplicacin Industrial

Impacto Metalrgico Efecto tamao planta SART en [Cu]Proceso SART aplicacin Industrial

Impacto Metalrgico Efecto tamao planta SART en produccin de Cu y recuperacin de CN-Proceso SART aplicacin Industrial

Impacto Metalrgico Efecto tamao planta SART en Ahorro de CN-Proceso SART aplicacin Industrial

39Resumen Plantas SART en operacinProceso SART aplicacin Industrial

Proceso SART aplicacin Industrial41El proceso SART es una potente opcin para tratar soluciones cianuradas con contenidos de cobre, recuperando cobre y cianuro desde el proceso.

El correcto diseo de una planta SART debe incluir pruebas de laboratorio y planta piloto, para definir los equipos mayores. Adicionalmente, el diseo debe ser enfocado para asegurar la seguridad del personal.

Cinco plantas SART han operado hasta el da de hoy en el mundo y una est en puesta en marcha, desde el ao 2006, mostrando el alto inters y factibilidad de est tecnologa.Proceso SART: ConclusionesEl caso de estudio demuestra que el proceso SART aumenta la rentabilidad de una planta de cianuracin de oro que contiene cobre hasta en un 50%, haciendo posible el tratamiento de minerales de oro con altos contenidos de cobre soluble en cianuro, incluso aumentando las reservas mineras del yacimiento.

El proceso SART es de una implementacin sencilla y sin mayores dificultades en comparacin con el proceso AVR, ya que solo requiere de reactores agitados y espesadores.Proceso SART: ConclusionesFIN

Que tengan un excelente fin de semana