ZADRA Elución de Carbón Activado

El carbón activado es conocido por su gran afinidad para la extracción de oro de soluciones con cianuro. Cuando se desarrollaron métodos químicos para la desorción de oro del carbón cargado el proceso fue extendido como alternativa para la recuperación de oro de un mineral. Estos procedimientos permitieron que el carbón fuera recirculado para una posterior recuperación de oro.

Hoy en día hay varias opciones disponibles para el diseñador y el operador de plantas de recuperación en la elución de oro de carbón. Cada método tiene ventajas y desventajas las cuales se evalúan cuando se decide el proceso a usar.

PROCESO ZADRA DE ELUCION ATMOSFERICA

EL proceso de elución a presión atmosférica fue el primer proceso comercialmente exitoso desarrollado para extraer el oro del carbón. El proceso fue desarrollado por J. B. Zadra, y otros, en el U.S. Bureau de Minas (USBM) en los inicios de 1950. Los resultados de su investigación fueron aplicados en la planta Carlton de Golden Cycle Gold Corporation en Colorado, en 1951. Los resultados de trabajo de Zadra fueron publicados por el USBM como RI #4843 (1). Esta publicación está ha sido impresa y es de hecho la base para otros procesos de elución. El proceso es todavía ampliamente usado hoy por su simplicidad.

El proceso Zadra consiste en circular una solución de hidróxido de sodio al 1% y de cianuro de sodio al 0.1 %. La cual fluye a través de una cama estacionaria de carbón a un flujo de 2 BV por hora a una temperatura de 200 oF. El oro que estuvo cargado en el carbón como cianuro de oro es desorbido del carbón mediante una reacción inversa a la de adsorción. El oro es recuperado de la solución rica por electrodeposición en lana de acero.

La solución del proceso de desorción es calentada y recirculada a la cama de carbón para su uso en el proceso.

El proceso generalmente toma de 48 a 72 horas. El contenido de oro en el carbón es reducido de 150 oz/t de carbón hasta un valor de 3 oz/ton carbón.

El proceso Zadra está caracterizado por la simplicidad del diseño de su sistema, y su operación. El equipo es usualmente usado. El control manual es el estándar. Las fluctuaciones en el flujo y las temperaturas pueden reducir la eficiencia del proceso, pero el único efecto adverso es la extensión del tiempo requerido del ciclo de elución. Después de que el depósito para la desorción se haya llenado con carbón cargado, y el flujo de solución comienza, la única atención del operador es la inspección periódica del sistema de la planta de proceso.

La principal desventaja del proceso original es su baja cinética para efectuar la desorción. Este proceso es más lento que otras alternativas. Esto creo inventarios grandes de carbón y equipos de mayor tamaño con respecto a otros procesos más rápidos.

La temperatura es el más importante parámetro operativo ya que la solución es mantenida cerca de la temperatura de ebullición. Como muchas mineas se encuentras en lugares elevados, se tienen puntos de ebullición más bajos, la reducción en la rapidez de la elución puede ser significativa cuando se compara con operaciones al nivel del mar.

La formación de diferentes iones en la solución después de un continuado proceso de recirculación También reduce la eficiencia del proceso. Para aliviar este problema, muchas operaciones hacen una purga de una parte de la solución y recargan en el proceso una solución nueva.

La eficiencia de las celdas de electrodeposición también es importante en la eficiencia del proceso de elución. Altos contenidos de oro en la solución pobre originan una reducción en la rapidez del proceso de desorción.

PROCESO ZADRA DE ELUCION A PRESION

Las investigaciones en la USBM indicaron que la rapidez de elución del proceso Zadra podría mejorarse al efectuar el proceso a temperaturas altas. Una comparación de las dos alternativas indicó que el proceso puede operar a presiones mayores a la presión de vapor de la solución. Una operación a una alta presión está acompañada de una bomba para enviar la solución a alta presión, y también tiene un regulador de presión en la columna de elución.

En la práctica una solución conteniendo hidróxido de sodio al 1% y cianuro de sodio al 0.1%, y a una temperatura de 280 oF a una presión de 65 PSI es recirculada a través de un recipiente a presión cargado con carbón activado cargado con oro a un flujo de 2 BV por hora. El tiempo requerido para este proceso es de 10 a 14 horas.

La solución pobre es bombeada a través de un intercambiador de calor y un calentador. La solución fluye hacia arriba a través de la cama de carbón y rebosa cerca de la parte superior del recipiente. La solución es enfriada por un intercambio de calor con la solución pobre y fluye a través de una válvula de control de presión hacia el tanque que contiene la solución rica. La solución rica es bombeada desde el tanque de solución rica a las celdas de electrodeposición donde se recupera el oro por electrolisis. La solución pobre (barren) es enviada al tanque de solución pobre para que sea recirculada.

Los límites de las altas temperaturas están controlados por las restricciones de presión y temperatura de los componentes del sistema tal como por ejemplo los límites de presión del recipiente y la resistencia de las empaquetaduras. La USBM indico que la mejora en la eficiencia del proceso puede lograrse a 356 oF. Sobre esta temperatura el cianuro se descompone y se produce la precipitación de oro metálico en el carbón. La práctica operativa indica que 300 oF es el límite superior para la mayor eficiencia del proceso de elución.

Las columnas de elución a presión son dimensionadas con una relación diámetro/Altura de 4 a 1. Los distribuidores internos de la solución y unos colectores son usados para tener un flujo homogéneo de la solución a través de la cama de carbón. La mayoría de los recipientes a presión para efectuar la elución se construyen de acero inoxidable, pero recipientes construidos de acero corriente también puede funcionar satisfactoriamente.

La rapidez del flujo de solución tiene poco efecto en la eficiencia de la elución en el rango de 1 a 4 BV por hora. Flujos bajos de solución producen una ligera mejora en la eficiencia del proceso en la mayoría de los casos, pero el incremento no es significativo. La eficiencia de la elución disminuye cuando los flujos se incrementan sobre 3 a 4 BV por hora. El flujo de diseño se define considerando un tiempo de elución no largo y en no considerar equipos costos para operar a flujos altos.

La mayoría de las columnas se han diseñado para flujos de abajo hacia arriba, pero algunas plantas tienen flujos de arriba hacia abajo. La ventaja del flujo hacia abajo es la reducción potencial de un sistema de distribución de mallas sobre el carbón. El flujo hacia arriba permite que la cama de carbón se encuentre siempre con solución y asegura que el carbón este contactado continuamente por la solución para efectuar la elución.

La instrumentación es determinada por la preferencia del operador del sistema. Un control automático de temperatura y un control de presión en la columna son la mínima instrumentación para automatización requerida.

El purgado de la solución es requerido para evitar la formación de contaminantes los cuales reducen la eficiencia del proceso. La cantidad de solución purgada varía desde cerca de 1/3 del volumen de solución por ciclo hasta un valor tan bajo como la solución residual en el carbón durante la transferencia de carbón. El control de la cantidad de solución purgada es efectuado en base a una rutina programada o monitoreando la eficiencia del proceso de elución, de tal modo que se practique el purgado tan pronto la eficiencia comienza a caer.

PROGRAMA DE OPERACION:

El siguiente es un programa de operación típico para un Sistema de elución Zadra a presión:

SOLUCIONTIEMPO
Carga de la columnaAdicionar agua90 minutos
Elución0.1% NaCN, 1% NaOH480 minutos
Enfriamiento del carbónAgua fresca60 minutos
Descarga de la columnaAdicionar agua30 minutos
TOTAL11 horas