Hidrometalurgia oro y plata

Hidrometalurgia de Ag y Au

LIXIVIACION

La plata y el oro se encuentran con frecuencia asociados en cierto grado. Los minerales de plata y oro que se extraen y tratan y tratan primordialmente para la extracción de estos metales preciosos, pueden lixiviarse a la presión atmosférica en soluciones acuosas diluidas de cianuro de sodio o de potasio, las cuales disuelven los metales rápidamente si se mantienen condiciones oxidantes:

4Ag + 8NaCN + O₂ + 2 H₂O = 4Na (Ag(CN)₂) + 4NaOH

4Au + 8NaCN + O₂ + 2 H₂O = 4Na (Au(CN)₂) + 4NaOH

La mayoría de los minerales de oro se tratan por lixiviación con cianuro, pero este método no es de gran aplicación para la extracción de plata pues muchos de estos minerales se tratan por flotación. De esta forma se recupera alrededor del 97% de la plata.

Los minerales se trituran y muelen a la suficiente finura para exponer las partículas metálicas a la acción de la solución lixiviante, y esta molienda fina se continúa en la mayoría de los casos hasta que por lo menos el 60% del material está a menos 200 mallas. A menudo se efectúa la molienda en una solución lixiviante. Se agrega cal a los molinos en cantidad de 0,454 a 0,908 kg por tonelada corta de mineral tratado, para que actúe tanto como agente neutralizador de cualquier acidez que tenga mineral, la cual consumiría grandes cantidades de cianuro, así como también como agente sedimentador para las partículas pequeñas que quedan en la solución después de la molienda fina. Los sulfuros de cobre, hierro, antimonio y arsénico son los contaminantes ácidos del mineral que entra a la solución lixiviante y privan a la plata y al oro tanto del cianuro como del oxígeno, a menos que reciban el tratamiento de protección de la alcalinidad con cal. Se les conoce como cianicidas.

La molienda fina va seguida por un espesamiento en espesadores convencionales, después del cual la solución clara de cianuro que derrama se envía de regreso al circuito de molienda fina como fuente de cianuro, o bien se remite a la planta de precipitación para recuperar la plata y el oro que contiene. El producto inferior espesado, que tiene una relación de solución a sólidos de 1:1, se le ajusta la concentración requerida de cianuro en la solución y se bombea a los agitadores del tipo de tiro de aire para ser lixiviado. El cianuro de sodio, que es más barato, se emplea invariablemente como reactivo de lixiviación.

Por lo general, la concentración de la solución disolvente es de alrededor de 0,454 kg de cianuro por tonelada corta de agua para el oro y por lo menos el doble de esto para la plata. Para la plata se requiere una solución más fuerte y mayor tiempo, por dos razones: una es que la plata es más difícil de llevar a la solución y la otra es que la cantidad de plata por disolver es en general mucho mayor que la cantidad de oro disponible en el mineral. Con tanques del tipo de tiro de aire usualmente construidos en acero, por lo general, se utilizan 3 o 4, pero en ocasiones hasta 7, conectados en serie, se asegura tanto la agitación perfecta como el buen contacto de las partículas con la solución lixiviante, además de proporcionar aire comprimido, el cual también sirve para dar agitación y suministra el oxígeno necesario para disolver los metales preciosos. Los tanques instalados en serie, con la pulpa que pasa de un tanque al siguiente, aseguran que toda la pulpa recibe la suficiente aereación para lograr la extracción óptima de metales. El tiempo que toma la lixiviación varía de 20 a 40 h y la recuperación se acerca al 90%. La solución preñada se filtra para separar el residuo insoluble y luego se bombea al circuito de precipitación para recuperar los metales disueltos.

PRECIPITACIÓN

La plata y el oro se lixivian con solución de cianuro de sodio o potasio, filtrando la solución preñada para que quede absolutamente clara para la precipitación. El oro y la plata se recuperan de la solución agregando polvo de zinc:

2NaAu(CN)₂ + Zn = Na₂Zn(CN)₄ + 2Au

2NaAg(CN)₂ + Zn = Na₂Zn(CN)₄ + 2Ag

El Zn tiene también cierta tendencia a combinarse con el exceso de NaCN, o cual ocasiona que se consuma más polvo de zinc que el requerido teóricamente para liberar el oro y la plata que contiene la solución:

Zn + 4NaCN + 2H₂O = Na₂ZnCN + 2NaOH + H₂

Es fundamental que no haya oxígeno presente en la solución que ha de precipitarse, porque en esta etapa todo el oxígeno se combinará con el polvo fino de zinc para formar hidróxido de zinc y ferricianuro de zinc, productos que interfieren con la reacción de precipitación y dan origen a un producto de baja calidad. La separación del oxígeno se logra sometiendo la solución a vacío, dentro de un tanque a presión reducida, lo que ocasiona que el oxígeno (aire) salga de la solución en burbujas y sea succionado.

Después se agrega el polvo de zinc a la solución deaereada, lográndose un contacto íntimo ya qye el polvo se añade hacia el extremo de alimentación de la bomba de succión. La precipitación es bastante rápida, y la solución agotada que contiene las partículas de oro y plata en suspensión, junto con el exceso de polvo de zinc, es forzada por la bomba de succión hacia una prensa de placa y bastidor, en la cual se retienen los sólidos y se separa la solución agotada para ser desechada.

REFINO

El precipitado obtenido de la solución de lixiviación con cianuro se seca y funde en hornos pequeños calentados en petróleo o con gas; se añaden fundentes de bórax, arena de sílice y carbonato de sodio para volatilizar el exceso de polvo de zinc y para separar algo de las otras impurezas que haya en la escoria. El bulion doré resultante, con una finura aproximada de 950; se vacía en ánodos para la refinación electrolítica de la plata.

Para la refinación de la plata se emplean celdas de compartimientos, colocando los ánodos de metal impuro en compartimientos de tela. La diferencia principal entre los dos tipos de celdas es que en una, la celda Thum, los ánodos están en posición horizontal, mientras que en la celda Moebius están en posición vertical. Ambas celdas son bastante pequeñas.

La celda Thum es un plato de arcilla vidriada, de 1,22x0,61x0,3 m, que se carga con solución neutra de nitrato de plata, la cual se prepara disolviendo plata en ácido nítrico, y que contiene de 60 a 80 gpl de nitrato de plata. El fondo de cada celda lleva un bloque de carbón que trabaja con cátodo, mientras que un conjunto de 4 ó 5 ánodos de plata vaciada de 0,09m² y 12,5 mm de espesor cada uno, se coloca en una artesa de madera de fondo ranurado, recubierta de lona y ubicada transversalmente respecto a la parte superior en un extremo de la celda de arcilla. Los electrodos de plata, de forma de un candelero de base amplia, se colocan sobre la pila de ánodos y sobre el cátodo. Luego se hace pasar corriente directa por la celda. El voltaje de la celda es de 3 a 3,5 volts, con una densidad de corriente en el cátodo de 10 A por 0,09m².

Por la  acción de la corriente, la plata del ánodo se disuelve y aquel se corroe en cuatro días; la plata se deposita en forma de cristales sueltos sobre el cátodo, en el fondo de la celda, a un régimen de 330 onzas por día. El oro, el platino y demás insolubles permanecen sobre la tela de la artesa del ánodo como un lodo negro que se extrae periódicamente. Los cristales de plata que se depositan en el cátodo se barren con un rastrillo y se funden en medio de la combustión de carbón de madera y se vacían en barras que ensayan a +999 de finura.

La celda Moebius se fabrica también en arcilla vidriada o de plástico y en una celda pequeña se colocan cuatro ánodos y cinco cátodos. Los ánodos se vacían de bulion doré en dimensiones de 43x21x2,5 cm, en tanto que los cátodos son de titanio o de acero inoxidable y miden 50x37,2x0,15 cm. Tanto los ánodos como los cátodos se suspenden verticalmente en la celda; los ánodos están encerrados en bolsas de lona para recoger el lodo anódico insoluble que contiene el oro.

Los ánodos y cátodo se conectan a las barras conductoras de cobre por el sistema múltiple, y a medida que pasa la corriente, la plata deja el ánodo y se deposita en el cátodo. El voltaje de la celda es de 2,7 V y la densidad de corriente es de 28 A por 0,09m². El electrolito es una solución de nitrato de plata que contiene 150 gpl de AgCl a un pH de 1 a 1,5 y se mantiene alrededor de 32ºC.

Las bolsas del ánodo se sacan y limpian de su lodo aurífero dos veces por semana; la plata debe limpiarse regularmente de los cátodos, para que el depósito no llegue a tocar al ánodo y ponga la celda en cortocircuito. La plata raspada de los cátodos se junta en artesas de madera en el fondo de la celda y ensaya de 999 a 999,8 de finura.