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GESTIÓN DEL CIANURO Y
OXÍGENO EN PLANTAS DE
CIANURACIÓN DE ALTO
RENDIMIENTO
Javier Jara Valencia, M.Sc, Ph.D
[email protected]
Javier Jara
25/06/2015
OBJETIVOS
• Divulgar los alcances de una nueva tecnología probada en
plantas para optimizar el uso del oxígeno: Canadá y África
• Compartir los conocimientos y estrategias en el control de
cianuro libre
• Ambos objetivos apuntan a disminuir costos de operación:
• Mejorar la utilización del oxígeno y parámetros de
operación
• Reducción de consumo de cianuro
Javier Jara
25/06/2015
EFECTO DE SULFUROS METÁLICOS
•
Javier Jara
25/06/2015
IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
•
CN-
Javier Jara
D.O, mg/L
CN. mg/L
Au, mg/L
8
52
197
40
260
985
O2
25/06/2015
EFECTO DE SULFUROS METÁLICOS
OH-
-
CNO2
M(CN)-n
SCN-
precipitado
Javier Jara
25/06/2015
CONSUMO DE CIANURO DEBIDO A PIRITA
kg NaCN/tonne mineral
Costo US $/día
Eq. 1
Eq. 2
Eq. 6
Eq. 1
Eq. 2
Eq. 6
6.54
1.63
0.003
22890
5705
10.5
• Precio NaCN = 3.5 $/kg
• Impacto negativo en costo de operación y medio
ambiente
Javier Jara
25/06/2015
EFECTO DE SULFUROS METÁLICOS
•
Idealmente la película de hidróxido metálico:
Pasiva la superficie de minerales reactivos: pirrotita, chalcopirita,
pirita, etc
Disminuye la cinética de disolución de sulfuros metálicos
Disminuye consumo de cianuro
Javier Jara
25/06/2015
EQUILIBRIO DE LAS ESPECIES HCN Y CN- EN FUNCIÓN DEL PH
1
pH
CN-, %
Fracción molar
HCN
0.8
-
CN
0.6
•
•
•
•
0.4
0.2
8.4
10
9.3
50
10.2
90
HCN no disuelve oro
P vapor ~ 1 atm
Volatilización
Gas tóxico y pérdidas de cianuro
0
3
5
7
9
11
13
pH
Javier Jara
25/06/2015
Cianuración de Oro Asociado a Minerales de Cobre
Mineral
Fórmula
% de cobre total disuelto (*)
Azurita
2CuCO3.Cu(OH)2
23 o C
94.5
45 o C
100.0
Chalcosita
Cu2S
90.2
100.0
Cuprita
Cu2O
85.5
100.0
Bornita
FeS.2Cu2S.CuS
70.0
100.0
Enargita
3CuS.As2S5
65.8
75.1
Chalcopirita
CuFeS2
5.6
8.2
Cobre consume cianuro y oxígeno, retarda la velocidad de
disolución de oro, contamina la solución
Javier Jara
25/06/2015
COMPLEJOS DE CIANURO DE COBRE
Bajo condiciones
de cianuración de
oro, el di-cianuro,
tri-cianuro y
tetra-cianuro
existen, con
predominancia de
tri-cianuro
Javier Jara
25/06/2015
DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DE CUPROCIANURO
• Cálculos de equilibrio termodinámico permiten obtener el
diagrama de distribución de especies del sistema cobre-cianuroagua, en función del cobre y cianuro total y pH
• Para la construcción de los diagramas de distribución de especies
es necesario resolver los balances de masa para el cobre total y
para el cianuro total
• CuT = [Cu+] + [Cu(CN)2-] + [Cu(CN)32-] + [Cu(CN)43-] + {CuCN(s)}
• CNT = [CN-] + [HCN] + 2[Cu(CN)2-] + 3[Cu(CN)32-] + 4[Cu(CN)43-] +
{CuCN(s)}
• Estas ecuaciones se resuelven simultáneamente conociendo las
constantes de estabilidad para las especies cuprocianuro
Javier Jara
25/06/2015
DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DE CUPROCIANURO
120
100
100
80
60
CN-Cu, %
Especies de CN, %
120
CN total=200 mg/L, pH=11
CN total=500 g/L ; Cu total=305mg/L
40
20
0
9
10
11
12
pH
CN libre
Javier Jara
HCN
DiCN
80
CN libre
60
HCN
DiCN
40
TriCN
TetraCN
20
0
TriCN
TetraCN
0.5
5
50
100 122 163 200
Cu, mg/l
25/06/2015
DISTRIBUCIÓN DE ESPECIES DE CUPROCIANURO
Cianuro libre:
• Mantener el proceso operando
• No agregar cantidades extra de
cianuro
500 mg/L Cu, pH=11
90
80
CN libre, %
70
60
CN total,mg/L CN libre, mg/L
50
40
30
20
10
0
0
1000
2000
CN total, mg/L
Javier Jara
614
8.5
716
107.4
818
378.0
3000
25/06/2015
MEDICIÓN DE CIANURO LIBRE
•
Javier Jara
25/06/2015
ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE
• Titulación potenciométrica
• Se mide el potencial de la solución durante la titulación con nitrato
de plata
• Cuando el potencial tiene un gran cambio, es posible determinar el
punto final de la titulación
• En soluciones que contienen cobre, no existe un gran cambio en
los valores de potencial y la determinación de cianuro libre es
complicada
• Breuer y Henderson (ALTA 2010 Gold Symposium, Perth,
Australia) sugieren el método de cambio de potencial
Javier Jara
25/06/2015
MEDICIÓN DE CIANURO LIBRE
Potencial, mV
Cianuro total: 100 mg/L,
Cobre: 30 mg/L
Javier Jara
KI: línea discontinua
Rodanina: línea punteada
Termodinámico:
sólida
línea
25/06/2015
ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE
Javier Jara
25/06/2015
ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE
100 mg/L CN, 60 mg/L Cu
100 mg/L CN, 30 mg/L Cu
CN libre
mg/L
Termod
61.9
KI
65.6
4.5
Rodanina
78.6
25.2
Cambio de
potencial”
63.0
0.3
Javier Jara
Error, %
CN libre
mg/L
Termod
KI
24.3
39.0
Rodanina 55.2
Cambio de 27.0
potencial”
Error, %
56.0
121.0
8.0
25/06/2015
ESTIMACIÓN DE CIANURO LIBRE
• Otros
• Electrodo de ion selectivo
• Amperometría (potencial constante)
• Interferencias
• Sulfuro, tiosulfato,tiocianato, etc
• Medidores en línea
• Potenciometría (Australia, Alemania)
• Amperometría (Sud África, Mintek)
Javier Jara
25/06/2015
USO DE OXIGENO: PELIGROS Y PRECAUCIONES
• Enriquecimiento del aire
con oxígeno
• Oxígeno solo no produce
ignición
• Elementos:
• Calor, combustible, y
oxígeno
Javier Jara
• Remover oxígeno
• Disminuir la concentración de oxígeno
(CO2, N2)
• Bajar la temperatura del combustible
• Remover o dispersar el combustible
25/06/2015
USO DE OXÍGENO: PELIGROS Y PRECAUCIONES
• Seguir los procedimientos
de seguridad en el uso de
oxígeno indicado por la
compañía de gases
• Evacuar el oxígeno remanente
• No usar aceites o grasas en
contacto con oxígeno
Javier Jara
25/06/2015
NECESIDAD DE OXÍGENO EN MINAS DE ORO:
ENCUESTA
• kg O2/tonne de mineral
• kg O2/h/tanque
• Utilización
• Perfil optimo de O2 disuelto
• Pre-oxidación
• Potencia de agitadores
• Tipo de difusores
Javier Jara
25/06/2015
TIPOS DE OXIDACIÓN
• Minerales que consumen altas
cantidades de cianuro:
Oxidación superficial
• Oro esta encapsulado en una
matriz de sulfuro metálico:
Lixiviación para destruir la matriz
Uso de autoclaves:
170-200 oC, 15-30 atm, po2 4-15 atm
Javier Jara
SiO2
Reactive sulfide
25/06/2015
TRANSFERENCIA DE OXÍGENO Y REACCIÓN
R3
Gas
R1
R2
Liquido
Ore
C*
D.O
Cs
• Satisfacer la demanda de oxígeno. Asegurar la disolución del oro
• Medir la demanda de oxígeno (estequiometría es aproximada)
Javier Jara
25/06/2015
FACTORES QUE AFECTAN LA ABSORCIÓN DE OXÍGENO
•
Javier Jara
25/06/2015
EFECTO DE LA ALTURA EN LA SOLUBILIDAD DE OXÍGENO C*
16
kg de O2 en 1000 m3 agua 30oC
14
mg O2/L
12
0C
10 C
20 C
30 C
40 C
10
8
6
4
2
0
0
1000
2000
Altura, m
3000
4000
Altura, m
g O2
%
0
7.56
1000
6.70
89
2000
5.94
79
3000
5.26
70
4000
4.65
62
• Aire por oxígeno: solubilidad ~ 5 veces
• Aumentar kLa
Javier Jara
25/06/2015
DEMANDA DE OXÍGENO
Fijo
Silicatos
Reactive sulfide
Separable
Javier Jara
25/06/2015
Técnica para determinar el consumo y transferencia de oxígeno
25
SS at 150m3/h
DO, mg/L
20
OUR1
15
150m3/h
10
OUR2
SS 80m3/h
5
0
0
500
1000
1500
Time, min
Javier Jara
2000
Calcular:
OUR
kLa
D.O (S.S)
25/06/2015
Técnica para determinar el consumo y transferencia de oxígeno
14.00
10.03
12.00
-100.0
30.0
40.0
10.02
10.00
-105.0
8.00
10.01
6.00
4.00
-110.0
10
mV
pH
D.O, mg/L
35.0
9.99
2.00
-115.0
9.98
-120.0
0.00
30.0
35.0
Tiempo, min
Javier Jara
40.0
9.97
30
35
Tiempo, min
40
-125.0
Tiempo, min
25/06/2015
EJEMPLOS INDUSTRIALES
Planta
A
280 T ore/h
50 % solids
Tanque
CN 1
CN 2
CN 3
CN 4
CN 5
CN 6
B
6 T ore/h Pre-oxid.
40 % solids
Javier Jara
O2
Dimensiones tanque, m Dispersor
Agit, kW
kg/h Diam Altura Vol, m3
Total Effect
160
14.0
16.0
2300 1 Mixpro
93
75
106
14.0
16.0
2300 1 Mixpro
93
75
53
37
33
29
11.2
11.2
11.2
11.2
14.0
14.0
14.0
14.0
1280 1 Mixpro
1280 1 inv cone
1280 1 inv cone
1280 1 inv cone
75
75
56
56
60
60
45
45
20
4.0
4.5
50 1 Mixpro
11
9
25/06/2015
DISPERSORES
Javier Jara
25/06/2015
RESULTADOS DE PLANTAS A Y B
Planta
A
B
Javier Jara
Tanque
CN 1
CN 1
CN 1
CN 1
CN 2
CN 2
CN 3
CN 4
CN 5
CN 6
Pre-oxid
Pre-oxid
Pre-oxid
Pre-oxid
kLa, h-1
Tanque
2.21
2.16
2.27
1.76
2.26
2.44
2.27
2.10
2.16
1.19
11.27
11.62
9.09
11.66
Water
6.59
5.54
5.54
4.23
5.76
4.52
4.62
3.87
3.26
3.05
17.13
13.08
13.08
11.06
Dispersor
Iones
16.30
15.21
15.21
13.65
15.45
14.02
17.21
16.02
12.81
12.48
59.92
53.80
53.80
50.30
Mixpro: 1
Mixpro: 1
Mixpro: 1
Mixpro: 1
Mixpro: 1
Mixpro: 1
Mixpro: 1
Inv cone: 1
Inv cone: 1
Inv cone: 1
Mixpro: 1
Mixpro: 1
Mixpro: 1
Mixpro: 1
25/06/2015
RESULTADOS PLANTAS A Y B
Planta Tanque
A
B
Javier Jara
CN 1
CN 1
CN 1
CN 1
CN 2
CN 2
CN 3
CN 4
CN 5
CN 6
Pre-oxid
Pre-oxid
Pre-oxid
Pre-oxid
Oxigeno, kg/h
Utilizacion Rango cte DO critico
Inyeccion Transporte Demanda
O2 , %
D.O, mg/L
mg/L
99
79
115
79.8
13-16
13
160
78
115
48.8
15-20
15
160
81
115
50.6
15-19
15
226
65
115
28.8
18-23
18
106
95
69
65.1
8-15
8
173
98
69
39.9
8-16
8
53
39
42
73.6
8-18
8
37
23
29
62.2
8-22
8
33
24
17
51.5
8-19
8
29
21
18
62.1
8-22
8
32.4
7.3
6.8
20.9
18-25
18
18.9
14.7
6.8
35.8
7-14
7
18.9
13.3
6.8
35.8
8-12
8
13.5
16.1
6.8
50.1
5-9
5
25/06/2015
PLANTA A
Perfil de Demanda de oxígeno
250
kg Oxígeno/h
200
Silicatos
150
Reactive sulfide
100
50
0
0
2
4
6
8
Tanque #
Javier Jara
25/06/2015
INFORMACIÓN INDUSTRIAL: PLANTA C
Tanques pre-oxid
Tanques cianuración
Volumen tanque, m3
Tone ore/h
Total CN addition, g/t
Tiempo residencia, h
Temp pulpa, oC
O2 a 40 oC, 500 m
Grado Au, g/tonne
Au recovery
Tonne O2/day
kg O2/tonne
Javier Jara
1
9
2 600
300-500
600
40
40
32
2.5 a 3.5
Limited by O2
12
1 – 1.7
25/06/2015
INFORMACIÓN INDUSTRIAL: PLANTA C
O2
Javier Jara
25/06/2015
RESULTADOS: PLANTA C
Tanque Test
#
Oxígeno, kg/h
Utilización
Inyección Transporte Demanda
O2, %
Pre-oxid
1
290
136
65
22
Pre-oxid
2
257
162
94
37
Pre-oxid
3
181
128
91
50
CN 1
CN 1
1
2
160
120
31
16
3
7
2
7
Javier Jara
25/06/2015
RESULTADOS: PLANTA C
DO, mg/L
Perfil de DO en planta C
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1-Dec
3-Dec
5-Dec
9 Dec AL
0
5
10
2-Dec
4-Dec
6-Dec
15
Tank #
Javier Jara
25/06/2015
EN CADA TANQUE INDUSTRIAL ES NECESARIO CONOCER:
•
Javier Jara
• Fijar óptimo DO
• Fijar el flujo de oxígeno al
tanque (kg/h)
• Selección de dispersor
• Necesidad de etapa de preoxidación
25/06/2015
NECESIDAD DE OXÍGENO EN MINAS DE ORO:
ENCUESTA
• kg O2/tonne de mineral
• kg O2/h/tanque
• Utilización
• Perfil optimo de O2 disuelto
• Pre-oxidación
• Potencia de agitadores
• Tipo de difusores
Javier Jara
25/06/2015
• Tecnología para optimizar el uso de oxígeno o aire
• Mediciones en planta (escalamiento)
• Fácil toma de datos
• Tecnología probada: Canadá, Sud África, Mali
• Beneficios
• Ahorros significativos en consumo de oxígeno
• Determinación de D.O para optimizar disolución
• Ayuda en toma de decisiones respecto a la adquisición de
agitadores o dispersores
Javier Jara
25/06/2015
GRACIAS POR SU
ATENCIÓN!
[email protected]
Javier Jara
25/06/2015
Efecto del oxígeno en la superficie del grano de sulfuro
Javier Jara
25/06/2015