Durante 1890 el proceso de cementación con zinc fue introducido para la precipitación del oro y plata de soluciones de cianuro. Esto ocurrió al mismo tiempo que se introduce el proceso de cianuración.
El proceso inicial de cementación involucró introducción de una solución de cianuro con oro encima de una cama de láminas de zinc. Demostró ser muy ineficiente porque la tasa de reacción fue muy lenta. El zinc rápidamente quedo pasivado, inhibiendo la deposición de oro. Poco después de esta primera introducción, la precipitación de zinc fue mejorada añadiéndole una sal de plomo (usualmente nitrato de plomo) al zinc. Esto permitió que la cupla plomo-zinc se forme en la superficie de las láminas, eliminando la pasivación de las superficies de zinc y por consiguiente se pudo efectuar la deposición de oro.
Nuevas mejoras vinieron más adelante. La primera de estas involucró el uso de polvo de zinc en vez de las láminas de zinc. Esto genero mucho mayor área de superficie específica para la precipitación y grandemente acelero la cinética de la reacción. La deareación de soluciones auríferas para una concentración de oxígeno de menos que 1 ppm significativamente disminuyó el consumo de zinc causado por la oxidación, otra vez resulto un incremento significativo en la eficiencia de proceso. El uso de soluciones clarificadas, fue un siguiente paso en este proceso que finalmente se divulgó como el proceso de precipitación de Merrill-Crowe, nombró para los dos hombres responsables de la evolución final de este proceso ampliamente usado.
Descripcion Del Proceso Merrill Crowe
La Química de Proceso. La química de precipitación con zinc depende principalmente en el hecho que el oro y la plata son más nobles que zinc. Lo que esto quiere decir es que son más apropiados para reducirse a sus estados nativos (Auº y Agº) a partir de la solución de cianuro. Una reacción generalizada de cementación puede estar escrita como sigue:
2Au(CN)2- + Zn = 2Au + Zn(CN)4²-
Como el oro es precipitado, el zinc se combina con el cianuro para formar un complejo de cianuro de zinc. Para un pH elevado (10) está obligado a precipitar metales preciosos y minimizar la precipitación del cobre que está presente en solución.
Los estudios detallados de la cinética y los mecanismos de precipitación de oro fueron efectuados a fines de los años 70.
Diagrama de Flujo. El proceso de precipitación con zinc es el más comúnmente usado para la recuperación de oro y consiste de cuatro etapas:
Clarificación de la solución
Eliminación del oxígeno de la solución
Adición de zinc y sales de plomo
Recuperación del precipitado de oro
Posteriormente el precipitado es fundido para recuperar los metales preciosos
Características de la solución para una buena precipitación. Tres tipos de componentes de solución (o componentes potenciales) puede tener un efecto principal en la eficiencia del proceso de precipitación de zinc: Los sólidos suspendidos, el oxígeno disuelto, y los iones metálicos interferentes.
Los sólidos suspendidos pueden reducir proceso la eficiencia, así haciendo la clarificación, el proceso de mover los sólidos suspendidos de una solución) el factor más importante para obtener una precipitación eficiente. Por una larga experiencia se ha visto que una pre-capa filtrante en el proceso de clarificación genera los mejores resultados operacionales. Cuando este método de clarificación es seguido por la remoción parcial de oxígeno disuelto (lograda cuando la solución entra a la torre de vacío), la desoxigenación es completada. Por una clarificación y deaeración simultánea, el vacío disponible está usado más eficazmente.
La precipitación eficiente y completa de metales de las soluciones del proceso de cianuración requieren que después de la clarificación, esta sea acondicionada para remover el oxígeno disuelto. Aun las trazas de oxígeno disuelto tienen un efecto negativo en la precipitación completa por la pasivación de la superficie de zinc. La deareación por vacío remueve oxígeno disuelto de solución y parece ser el mejor proceso porque que también quita el dióxido de carbono. El dióxido de carbono puede reaccionar formando carbonato de calcio y obstruir los filtros con los precipitados.
Cuando el zinc metálico se disuelve en soluciones alcalinas de cianuro, el hidrógeno se forma. Siempre y cuando el oxígeno disuelto ha sido sustancialmente removido (generalmente a través de la deareación al vacío), el hidrógeno se combinará y anulará el efecto de cualquier oxígeno quedándose en solución. El consumo de zinc y de cianuro luego decrece y la formación de subproductos problemáticos es minimizada
Se sabe que varios iones metálicos tienen diferentes efectos perjudiciales en la cementación de zinc. Los iones más problemáticos son los de antimonio y arsénico. Las concentraciones de estos iones tan bajos como 1 ppm pueden reducir la tasa de cementación por 20 por ciento. Los valores altos de estos iones pueden reducirse tratándose la solución sulfuro sódico y una filtración, resultando los sulfuros de antimonio y arsénico insolubles. Sin embargo, toda plata en la solución se pierde cuando este proceso es usado.
La presencia de cobre en soluciones de cianuro usualmente causa consumo alto de cianuro, y también disminuye eficiencia de precipitación por la pasivación del zinc si es permitida acumularse más allá de ciertos límites. Sin embargo, con el uso de zinc en polvo, la superficie reciente está al descubierto en forma continua, y por lo tanto el oro y la precipitación de plata es usualmente completa. Manteniendo una concentración más alta de cianuro libre en el circuito de precipitación, normalmente se reduce la precipitación de cobre, por consiguiente, reduciendo pasivación de la superficie de zinc.
La presencia de parte pequeñas cantidades de plomo tiene importancia en la precipitación. Sin embargo, si las concentraciones de plomo son demasiado altas (más de 20 ppm), el consumo de zinc aumenta.
Precipitación con Polvo de Zinc
La cementación con polvo de zinc o el proceso de Merrill-Crowe es actualmente en uso en 10 de las más grande minas de oro. Este proceso es atractivo para su uso en minas nuevas donde la proporción de plata a oro es alta (desde 5:1 hasta 20:1). Los minerales con alto contenido de plata presentan problemas significativos en la adsorción con carbón circunvala porque los requerimientos para la desorción de la plata pueden económicamente ser prohibitivos. La precipitación con Merrill-Crowe que usa operaciones existentes realmente experimenta recuperaciones de plata superiores que las de oro.
Otra ventaja para el sistema de cementación con zinc es que una vez que el equilibrio (estado estable) es alcanzado durante el proceso, pocas personas son requeridas para la operación y mantenimiento. Sólo se requiere la operación de válvulas y tareas de medición de instrumentos).
El proceso sin embargo tiene algunas desventajas. La solución rica debe ser tratada (clarificación y deareación) antes de la precipitación. El pretratamiento ineficiente es perjudicial para la precipitación exitosa. Otras desventajas resultan del proceso siendo realmente dependientes y sensitivo a la composición de la solución rica. Bajas concentraciones de oro en la solución tienden a aumentar el consumo de zinc. Esto es porque el zinc se usa en su mayor parte para precipitar todos los demás metales en la solución antes de que el oro y la plata son recuperados. Los iones interferentes como arsénico y antimonio pueden ser problemáticos, pudiendo llevar a la consideración de otros métodos de recuperación.
Diseno Y Construccion Precipitación con Zinc
Unidades Portátiles. Dependen del flujo y el tamaño de operación, las unidades de precipitación de zinc Merrill-Crowe pueden venir en una colección variada de tamaños. Estos se extienden desde 20 galones por minuto hasta 4,000 – 5,000 galones por minuto.
Las unidades pequeñas están montadas en sistemas móviles. Cada unidad viene equipada con todas las bombas necesarias y el sistema de tuberías. Todo lo que el usuario debe proveer es una línea de alimentación para la unidad portátil, una línea para la solución pobre, y el suministro eléctrico. Estas unidades son muy útiles para rangos de flujos de 50 hasta 250 gpm. Son fácilmente ensamblados o desmantelados y a menudo son montados en remolques para el transporte. Sin embargo, más allá de un cierto punto, la unidad de filtración es Insuficiente para la operación optima de la planta. El operador puede gastar más tiempo limpiando los filtros clarificadores que realmente tratando solución. Es por esta razón que las operaciones son diseñadas para manejar volúmenes diarios grandes de solución rica.
Diseño de las Unidades. Aquí la elección del tamaño y del volumen de tratamiento no está limitada. Típicamente, los diseños se basan en un volumen esperado según los requerimientos, con una capacidad extra incluida. La presión en los filtros, o el tipo de sistema de vacío son incorporados, así como también los deareadores. Los filtros tipo prensa son a menudo un estándar. Los mayores rendimientos de estas plantas justifican instrumentación como turbidímetros o detectores de oxígeno para facilitar la operación y mejorar la eficiencia.
Las desventajas inherentes de estas plantas son su tamaño. Estas son usualmente instalaciones permanentes y tiene un costo alto su reubicación.