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LIXIVIACIN DEL ORO CON TIOSULFATO EN MEDIO AMONIACAL

Alumno : Fernando Andrs Rodrguez Gonzlez. Prof. Gua : Dr. Cristian VargasUNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE MAGISTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERIA MENCION : METALURGIA EXTRACTIVA1TABLA DE CONTENIDOS INTRODUCCIN

POR QU LIXIVIAR CON TIOSULFATO DE AMONIO?

MECANISMO CINTICO

EFECTOS:* Amoniaco* Cobre* Oxgeno* Temperatura* Agentes EstabilizantesSulfitoEDTA QUMICA ASOCIADA AL SISTEMA TIOSULFATO DE AMONIO* Qumica del TiosulfatoDegradacin del Tiosulfato* Qumica del Tiosulfato de Amonio* Qumica de la Lixiviacin del oro con Tiosulfato

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

2INTRODUCCIN3La lixiviacin es un proceso qumico por el que un elemento o compuesto en fase slida pasa al estado lquido mediante la accin de un disolvente. Existe una gran variedad de Agentes Lixiviantes en la lixiviacin del oro frente a la cianuracin: Agua Regia ( HNO3/ HCl) Halgenos (Cl-, Br-..) Tiocianato ( SCN-) Tiourea (CS(NH2)2 Tiosulfato ( S2O3)2- 4INTRODUCCINLIXIVIACIN CON TIOSULFATO DE AMONIO 4Por qu Lixiviar el Oro con Tiosulfato en Medio Amoniaco?5La L-TSF es la mejor alternativa no txica para lixiviar oro, frente a Lix- CN Por qu Lixiviar el Oro con Tiosulfato en medio Amoniaco?Porque el CIANURO posee una alta toxicidad que lo hace muchas veces incompatible con normas ambientales a las cuales estn siendo sometidas actualmente las plantas mineras en todo el mundo.

Porque el CIANURO presenta bajas velocidades de disolucin con respecto a otros agentes lixiviantes.

La lixiviacin de oro con TIOSULFATO DE AMONIO tiene un comportamiento muy favorable para minerales que contienen cobre y cierta cantidad de materias carbonceas.

Lo ms importante de destacar es de presentarse como una alternativa no contaminante en comparacin con la alta toxicidad del cianuro en el medio ambiente6En la actualidad el cianuro es el agente lixiviante ms ampliamente usado en la extraccin de metales preciosos tales como oro y plata, debido a su bajo costo, se requiere una baja dosificacin, posee una qumica de reaccin simple, es estable y de una alta eficiencia en la extraccin.

Por ejemplo La Agencia de Proteccin Ambiental (EPA) no dispone de ninguna restriccin en la utilizacin del tiosulfato, por clasificarse como un reactivo qumico no contaminante.

Mientras que la lixiviacin de oro con TIOSULFATO presenta velocidades de disolucin muy rpidas.

O EN MINERALES QUE POSEEN UNA ALTA REFRACTABILIDAD AL CIANURO por contener elementos cianicidas

La lixiviacin con tiosulfato permite una disminucin en la interferencia con iones externos y un resultado en un bajo impacto ambiental.

No obstante tambin se tiene que el sistema tiosulfato amonio posee la ventaja de minimizar la codisolucin de impurezas como las especies como los xidos de fierro, silicio, silicatos y materias carbonceas, que corresponden comnmente a la ganga de los minerales refractarios de oro mencionados anteriormente.

67Por qu Lixiviar el Oro con Tiosulfato en medio Amoniaco?- Esta reaccin puede ocurrir espontneamente, pero su cintica es muy lenta.

- Para un mejor entendimiento del mecanismo de lixiviacin, se mostrarn los efectos de las dos especies mencionadas, por separado.7La solucin de tiosulfato de amonio ((NH4)2S2O3) solubiliza el oro en la forma de un aurocomplejo aninico estable sobre un amplio rango de pH y valores de potencial (Eh).

En la cianuracin el oxgeno es el principal aceptador de electrones, en el caso de la lixiviacin de oro con tiosulfato de amonio la dupla cprico/cuproso es la utilizada como agente catalizador para la oxidacin.

Reaccin general de lixiviacin de oro con Tiosulfato en medio amoniacal catalizado por la presencia de cobre:

8Lixiviacin con Tiosulfato de AmonioAu + Cu(NH3)22+ + 5S2O32- Au(S2O3)23- + Cu(S2O3)25- + 4NH3

8Las primeras reacciones en la lixiviacin del oro con tiosulfato de amonio son las que se dan en el rea andica.

El oro es acomplejado simultneamente tanto por el tiosulfato como por el amoniaco formando un aurotiosulfato Au(S2O3)23- y una amina (complejo con amoniaco) de oro Au(NH3)2+ respectivamente.

Siendo el complejo con tiosulfato el ms estable termodinmicamente a pH cercano a 10.

9LIXIVIACION DEL ORO CON TIOSULFATO DE AMONIO

9En el rea catdica, el agente oxidante del oro metlico aparece en la solucin como in cprico, a la forma de cuprotetramina Cu(NH3)42+, quien el ion cprico es reducido a ion cuproso.

A continuacin analizaremos, el mecanismo cintico de este proceso:

10LIXIVIACION DEL ORO CON TIOSULFATO DE AMONIO

10MECANISMO CINTICO11El proceso de disolucin de oro con tiosulfato de amonio, envuelve reacciones heterogneas en las interfases slido-lquido:

12MECANISMO CINTICO

1. Formacin de la CUPROTETRAMINA en la solucin.2. Transporte de tiosulfato(S2O32-), amoniaco(NH3), cuprotetramina (Cu(NH3)42+) y oxgeno(O2) hacia la interfase slido-lquido.3.Adsorcin preferencial del NH3 en la superficie del oro.4. Reaccin electroqumica y primer acomplejamiento del oro por el NH3 (sitios andicos y catdicos en la superficie del slido), formando Au(NH3)2+.5. Desorcin del complejo soluble Au(NH3)2+ y otros productos de la reaccin tales como; Cu(NH3)2+ y OH- desde la superficie del oro.6. Segundo acomplejamiento, sustitucin del complejo Au(NH3)2+ por el ion tiosulfato formando el complejo Au(S2O3)23- .Transporte de los productos desorbidos hacia el seno de la solucin.CUPROTETRAMINA Cu(NH3)42+

ADSORCION??

DESORCION??12EFECTOS13AmoniacoCobreOxgenoTemperaturaAgentes Estabilizadores14EFECTO DEL AMONIACO1) En ausencia de amoniaco en solucin CAPA DE AZUFRE ELEMENTAL NO CONDUCTORA EN LA SUPERFICIE DE ORO2) En presencia de amoniaco hay una mnima disolucin de xidos de fierro, slice, silicatos y carbonatos, los minerales ms comunes encontrados en menas aurferas.

1415EFECTO DEL COBRE-Tambien se debe manejar el pH ya que la estabilidad de la cuprotetramina esta en juego SABEMOS QUE A PH 10 se ve favorecida LA CUPROTETRAMINA MIENTRAS QUE A A PH 9 la cuprotetramina subre una inestabilidad, los iones cpricoS son reducidos a cuproso formndose el complejo cuprotiosulfato (Cu(S2O3)35-)

-La degradacin oxidativa de tiosulfato a tetrationato es promovido por el ion cprico

1516EFECTO DEL OXGENO1617EFECTO DE LA TEMPERATURATales problemas pueden haber sido superado por la adicin de sulfito17La estabilidad del Tiosulfato es un problema pensando en procesos a escala industrial, pues al degradarse, aumentan los costos de operacin debido a la reposicin del agente acomplejante.

Varios autores han planteado el uso de agentes estabilizantes que inhibiran la descomposicin del tiosulfato en solucin, estos son:

Adicin de SULFITOAgregar EDTA

18EFECTO DE LOS AGENTES ESTABILIZADORESSe ha propuesto que agregar los productos de la degradacin, se incrementara la estabilidad, pero esto no ha sido lo ms eficiente, Ya que el Tiosulfato tiende a reaccionar con ellos para seguir la degradacin hacia POLITIONATOS.1819EFECTO DE LA ADICIN DE SULFITOCondiciones de lixiviacion Ph ENTRE 9-10 y potencial entre 150-250 EXISTEN bajas cantidades de sulfuros libres.1920EFECTO DE LA ADICIN DE SULFITOTambin se ha presentado. LA POSIBILIDAD. . Este proceso necesita la presencia de oxgeno, el cual est en muy bajas concentraciones, lo que desfavorece el proceso.

20Acomplejante del ion cprico en las soluciones de lixiviacin. Al tener este efecto, disminuye el potencial del par Cu(II)/Cu(I).

Previene la formacin de capas de metales sulfurados en la superficie de partculas, por ejemplo altas concentraciones de EDTA favorecen la disolucin del hierro contenido en el mineral.

Adems de afectar la distribucin de oxgeno en la solucin, lo que tambin tiene un efecto en la descomposicin del anin en estudio. Se sabe que el EDTA en concentraciones altas disminuye la capacidad oxidante de la solucin. 21EFECTO DE LA ADICIN DE EDTA

1) Previniendo la accin cataltica en la degradacin del Tiosulfato. EL EDTA ES UN quelante. Este ACOMPLEJANTE

21La lixiviacin sin EDTA, se aprecia que una baja velocidad de extraccin, esto se puede asociar a la inestabilidad de la solucin sin EDTA. Ya que al eliminar el EDTA, el cual estabiliza al cobre en solucin, se tiene la precipitacin de xidos de cobre, por ende no sera benfico para una operacin de lixiviacin a escala industrial.

22EFECTO DE LA ADICIN DE EDTA

MINERAL: 30 gEDTA : menores a 0.025M TIOSULFATO: 0.2MCu2+ : 0.05 M pH : 10.2 ajustado con Hidrxido de amonio a temperatura ambiente.22QUMICA ASOCIADA AL SISTEMA TIOSULFATO23Qumica del TiosulfatoQumica del Tiosulfato de AmonioQumica de la Lixiviacin del Oro con TiosulfatoPROPIEDADES QUMICAS:

Tendencia a ser oxidado por oxgeno y cobre (II).

Buena estabilidad hidroltica en soluciones bsicas.

Habilidad para formar complejos con metales, tales como plata, oro, cobre (I) y (II) y fierro. La estabilidad de estos complejos depende de las caractersticas de la solucin.

24QUMICA DEL TIOSULFATO

La estructura de este anin es similar a la del sulfato, donde un tomo de oxgeno es reemplazado por uno de azufre.La ltima propiedad es la ms importante respecto a la recuperacin de oro desde minerales, pues permite acomplejar el oro (I) y estabilizarlo en solucin.

2425QUMICA DEL TIOSULFATOSistema S-H2O a 25 C para 1M Azufre (no se considera sulfato)

2526QUMICA DEL TIOSULFATO1- la oxidacin del tiosulfato a tetrationato es UN PROCESO IRREVERSIBLE ( experimentalmente se observa que el potencial de equilibrio es mayor que el calculado termodinmicamente).

2627DEGRADACIN DEL TIOSULFATO

2 ) -Se OBSERVA QUE el Tiosulfato se muestra ms estable EN AMBIENTE BASICO, por ende la lixiviacion se desarrollara en aquel ambiente - Se observa que en ambiente alcalino, no se muestran TANTAS especies intermedias. - Se observa que en soluciones alcalinas, el tetrationato no es estable en solucin.

2728Degradacin del Tiosulfato:ResumenTiosulfato se oxida a Tetrationato a pH 8 a 10, en la presencia de cobre y amoniaco.

(En condiciones no oxidantes algunos tiosulfato (-62,5%) se puede regenerar lentamente)28VENTAJAS Y DESVENTAJAS29 VENTAJAS Y DESVENTAJAS LIXIVIACION TSF - NH3/Cu, (L-TSF)Ventajas:

Muy Baja Toxicidad.

Con Tiosulfato gran potencial de tratar una gran variedad de minerales de oro.

Presenta alta eficiencia y cintica de lixiviacin.

Proceso apto para procesar minerales carbonceos. Desventajas:

Exige un buen control de prdida de amonio.

La L-TSF involucra una compleja qumica Au-Cu-S.

Alto consumo de lixiviante debido a degradacin del Tiosulfato para formar politionatos. 3030FINMUCHAS GRACIAS31INFOOO ANEXAA!!32MECANISMOS PROPUESTO LIXIVIACIN DE ORO CON TSF. Rol. Amonio Cobre Oxgeno33