SEMANA 4 : PROCESOS INDUSTRIALES INDUSTRIALES MERRILL- CROWE INTRODUCCIÓN A causa de su simplicidad y eficiente operación, el proceso Merrill-Crowe ha sido usado en todo el mundo para la recuperación del oro y la plata de las soluciones cianuradas. La cementación o precipitación del oro mediante zinc metálico, se aplicó en las plantas desde 1890. El método se caracterizaba por:
Utilizar trozos de zinc (virutas, placas, etc.)
Contacto en bateas o cajones.
Alto consumo de zinc, 10 kg de zinc /1 kg de Au.
Dificultad para cosechar y remover el oro adherido al zinc.
Rendimientos medianos.
Pasivación del zinc (Zn (OH)2, sales, etc.)
Durante las tres primeras décadas, tres mejoras importantes fueron efectuadas para mejorar el proceso:
La primera mejora fue fue la adición de sales de de plomo soluble en cantidades cantidades controladas para producir una aleación de plomo zinc sobre la superficie de las partículas de zinc que inhibió la pasivación de las superficies superficies de zinc y de ese modo permitió la deposición continua del oro.
La segunda mejora fue el uso de polvo de zinc en lugar de virutas de zinc,el cual cual proveyó un área de superficie mucho mas grande ,y de ese modo una cinética de precipitación muy rápida
La tercera mejora fue la deareación de las soluciones a menos de 1 ppm de oxígeno,el oxígeno,el cual redujo significativamente el consumo de zinc
Ya en 1916, se tenía establecido la estructura del proceso mejorado y conocido popularmente como Merrill Crowe.
1897 C.W. Merrill, aplica el uso de filtros en la precipitación con polvo de zinc.
1916 T.B. Crowe, aplica vacío para desoxigenar las soluciones ricas y reducir el consumo de zinc.
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El aporte de Merrill y Crowe, dió origen al proceso actual de precipítación con polvo de Zn conocido como Proceso Merrill-Crowe,
FUNDAMENTOS BÁSICOS DE LA ELECTROQUÍMICA La electroquímica es el estudio de las reacciones asociadas con el paso de una corriente eléctrica. Dado que la corriente es un flujo de electrones (e-) ,a través de un conductor , entonces las reacciones en cuestión involucran una transferencia
electrónica, es decir
reacciones de oxido – reducción (redox) ELECTRODO: ELECTRODO: Es un sistema bifásico formado por un conductor electrónico (metal o semiconductor) en contacto con un conductor iónico (electrolito) PILA O CELDA DE DE ELECTROLISIS: ELECTROLISIS: Corresponde a dos electrodos en contacto, es decir , un electrodo corresponde a una media celda y la pila o celda de electrolisis esta constituida por un par de medias celdas (par de de ectrodos). A los electrodos se les llama: cátodo, donde ocurre la reducción; ánodo , donde se produce la oxidación (corrosión) . CELDA ELECTROQUíMICA: ELECTROQUíMICA: Es una pila que consta de dos electrodos (casi siempre metálicos), donde se producen reacciones químicas a través de corriente impuesta. CELDA GALVANICA: Aquella GALVANICA: Aquella en la cual a través de reacciones químicas se produce una corriente eléctrica que puede realizar un trabajo externo. POTENCIALES DE OXIDACIÓN (E) Toda celda tiene una fuerza electromotriz o potencial potencial (expresado en volts) que que se mide entre los electrodos de de la celda en ausencia de una conexión externa. El potencial varía con las concentraciones de los reactivos Potencial Normal (E) : se llama así cuando todas las especies participantes en la reacción se encuentran en condiciones normales (para los gases 1 atm de presión ; 1M para solutos ,sólidos y líquidos puros a 25 C ) Una celda (o pila) se forma por cualquier combinación de pares de electrodos (pares de medias celdas) A cada electrodo se le asigna un potencial específico en relación a cierto patrón establecido .Para esto se ha elegido al Electrodo Normal de Hidrógeno (ENH), que en su estado normal se define como aquel que tiene un potencial cero (según convención establecida).Entonces tenemos que el potencial de oxidación de un electrodo dado es
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la fuerza electromotriz o diferencia de potenciales de la celda formada entre el electrodo en cuestión y el ENH Es así como se han determinado los potenciales normales de oxidación a 25 C. A continuación se detallan algunos :
Electrodo (Media Celda)
E ( Volts)
Au = Au+ + e-
1.68
Ag = Ag+ + e-
0.799
2H+ + 2e- = H2
0.00
Fe = Fe+2 + 2e-
-0.440
Zn = Zn2+ + 2e-
-0.763
Interpretación de la escala de potenciales normales de electrodos:
Un E mas grande ( más positivo) es un metal más noble , osea es más difícil de pasar los iones a la solución ( corrosión difícil). Especie oxidante.
Un E más pequeño (más negativo) metal menos noble , más fácil de pasar los iones a la solución (corrosión fácil).Especie reductora
Ejemplo : Una placa de Zinc se sumerge en una solución ácida con iones cobre (solución ácida con sulfato de cobre : CuSO4). Determinar si el Zinc se corroe. Las reacciones que tienen lugar son : Zn = Zn2+ + 2e- ...................................... E = -0.763 V. Cu = Cu2+ + 2e- ...................................... E = 0.337 V. De estas dos reacciones , la que tiene un potencial más positivo es la del cobre (Cu) ,por lo tanto , el cobre se reducirá y el zinc se oxidará (corroe) Anodo
Zn = Zn2+ + 2e- ....................................................E = -0.763 V.
Cátodo
Cu2+ + 2e- = Cu..................................................…E = 0.337 V.
Reac.Global Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ ...................... Ecelda= EC - EA = 1.1 V
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Esto quiere decir que se precipitará cobre de la solución y que el zinc se disolverá (se corroe).
FUNDAMENTOS DE LA PRECIPITACION CON Zn Electroquímica: Este proceso está basado en el hecho de que el metal a ser recuperado (oro) a partir de la solución cianurada, es mas noble que el metal usado para la precipitación (Zinc).
Básicamente es un proceso electroquímico donde el zinc se disuelve (reacción anódica) y los electrones cedidos sirven para reducir el complejo aurocianurado a oro metálico (reacción catódica). La disolución anódica del zinc, es el resultado de dos reacciones Zn = Zn++ + 2 eZn++ + 4CN- = Zn(CN)4-2 Zn + 4 CN- = Zn(CN)4-2 + 2 e- ................ ....... Ec. General de disolución de zinc La reacción catódica del complejo aurocianuro sería : 2 Au(CN)2- + 2e-
=
Au + 4CN- ..............Reacción Catódica
Hay que resaltar que las dos reacciones se producen simultáneamente y que el zinc cuando se disuelve cede sus electrones al complejo aurocianurado para que se reduzca a oro metálico, la ecuación general es la siguiente: 2 Au(CN)2- + Zn
=
2 Au + Zn(CN)4-2 ...... Reacción Global
Las reacciones principales que intervienen directamente en el proceso Merrill Crowe son:
1. -
Zn° + 2 Au(CN)2- ----------- Zn(CN)4-2 + 2 Auo
2. -
Zn° + 2 Ag(CN)2- ----------- Zn(CN)4-2 + 2 Ago
3. -
Zn° + Hg(CN)4-2 ------------ Zn(CN)4-2 + Hgo
La adición de sales de plomo, ayudan a la espontaneidad de la cementación; formando áreas catódicas; su adición debe ser controlada, ya que en exceso reduce la eficiencia.
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En esta gráfica se presentan los potenciales normales principales de los complejos que intervienen en una precipitación.
De estas podemos deducir en forma fácil que la mayor tendencia a formar pares galvánicos con el Zn, como se les denomina comúnmente serán los pares: Au(CN) 2- - Zn ; Ag(CN)2- - Zn ; Hg(CN)4-2 - Zn. Como es lógico, éstas dependerán de los complejos y de sus respectivas concentraciones en solución.
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DIAGRAMAS DE ESTABILIDAD (POURBAIX) Estos diagramas de estabilidad Eº -pH , corresponden a métodos gráficos
que
permiten visualizar las zonas de inmunidad del metal (se mantiene como metal puro sin corroerse) , corrosión del metal (estado iónico ,tanto en medio ácido como básico ) y pasivación (estado en el cual el metal a formado un producto que se queda en la superficie metálica formando una barrera a la continuación de la corrosión).
DIAGRAMA DE ESTABILIDAD POTENCIAL – pH PARA EL SISTEMA: Zn – H2O – CN- A 25 ºC
Cianuro Libre El termino cianuro libre se limita a dos especies, el ión cianuro (CN -) y el ácido cianhídrico (HCN). La proporción relativa de estas dos formas dependen del pH del sistema. La reacción entre el ión cianuro y el agua se expresa: CN- + H2O = HCN + OH Esta disociación es función del pH, para la lixiviación lo importante es el CN -
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A un pH = 8.4, más del 90% de cianuro existe como ácido cianhídrico (HCN).
A un pH = 9.3, la mitad del total de cianuro existe como ácido cianhídrico (HCN) y la otra mitad como iones cianuro libre (CN-).
A un pH = 10.2, más del 90% del total de cianuro esta como iones cianuro libre (CN -).
INTERFERENCIAS EN LA PRECIPITACIÓN CON Zn Las variables que tienen una influencia
importante sobre la eficiencia del proceso de
precipitación con Zn, son los siguientes: Oxígeno disuelto Concentración mínima de cianuro Sólidos en suspensión Rango de pH de operación Iones metálicos interferentes
Oxígeno disuelto: Aún pequeñas cantidades de oxígeno disuelto, deteriora considerablemente la precipitación, debido a la pasivación de la superficie del Zn (oxida la superficie del Zn disminuyendo el área de contacto y evitando asi que todo el Zn reaccione para la precipitación); Además la presencia de oxígeno puede redisolver el oro finamente precipitado, cuya velocidad sería muy rápida.
Concentración mínima de cianuro: Para que la reacción de precipitación proceda hasta el final, la solución rica debe contener una mínima concentración de cianuro;
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debajo de esta concentración la velocidad de precipitación es menor. Encima de esta concentración de cianuro la velocidad de precipitación no es afectada, pero una concentración alta de cianuro conduce a un exceso de consumo de Zinc. Algunos expertos dicen que esta concentración mínima de cianuro es de 0.002 M, otros 0.035 M de NaCN
Fig. 8.9 - Efecto de la concentración de cianuro de sodio en la velocidad de cementación (pH = 10.5) (Adaptado de [8]).
Fig. 8.10 – Efecto del cianuro de sodio en la cementación de oro a pH = 10.5 y rpm = 1000 [11]. (C[0] = concentración cuando t = 0, C[t] = concentración después de un tiempo t).
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Sólidos en suspensión: los sólidos en suspensión pueden reducir drásticamente la eficiencia del proceso; debido a que causan pasivación del zinc.
Pasivación del zinc Durante la pasivación el metal forma un compuesto ( o producto) que se queda en la superficie metálica formando una barrera o resistencia a la continuación de la corrosión ,ejemplo el ZnO, Zn(OH)2 La pasivación de la superficie anódica activa del zinc, provoca una menor velocidad de reacción y en el caso extremo cesa totalmente la precipitación. La pasivación se presenta debido al aislamiento de la superficie del zinc como consecuencia del recubrimiento de:
Capa densa y compacta de metales precipitados.
Capa de Zn(OH)2.
Recubrimiento con ZnS
Recubrimientos con lamas, geles y durezas.
pH de la solución rica: Una variación en el valor de pH de la solución rica en el rango de pH de 9 a 11.5 no tiene efectos notables en la velocidad de precipitación, pero un pH mayor puede causar la formación de Zn(OH)2 , este producto tiende a originarse en la superficie de las parículas de Zn y puede retardar e incluso paralizar la precipitación con zinc. El Zn(OH)2 es prácticamente insoluble, por lo tanto inhibe la velocidad de precipitación. La estabilidad del hidróxido de zinc, depende de la concentración de cianuro, pH y concentración del zinc disuelto. La formación del hidróxido pasivante, se describe por la reacción: Zn+2 + 2OH- --------------------------- Zn(OH)2
En mayor concentración de cianuro el ion zinc es acomplejado para formar complejos solubles, según: Zn+2 + n CN - ------------------ Zn(CN)n -n+2 El hidróxido de zinc se disuelve en presencia de cianuro según: Zn(OH)2 + 4CN- --------------- Zn (CN)4 -2 + 2 OH
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Iones metálicos interferentes: Algunos iones metálicos tienen efectos negativos en la precipitación con Zn. Los iones más perjudiciales son los de antimonio y arsénico; cuyas concentraciones < 1 ppm, pueden reducir la velocidad de precipitación en un 20 %. La presencia de cobre en las soluciones, por lo general, provoca altos consumos de cianuro y también decrece la eficiencia de precipitación debido a la pasivación del Zn.
Influencia de sales de plomo en la precipitación: La presencia de pequeñas cantidades de plomo en la solución tiene un efecto positivo sobre la precipitación; Sin embargo si las concentraciones de plomo son muy altas (> 20 ppm) el consumo de Zn aumenta. En cantidades mínimas el plomo se precipita como una película metálica delgada sobre el zinc, creando así, un par galvánico activo, que hace más rápida y completa la precipitación del oro, con un consumo más bajo de zinc.
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ETAPAS DEL PROCESO MERRILL – CROWE Clarificación de la solución rica La solución rica debe ser filtrada para obtener soluciones cristalinas con bajo contenido de sólidos suspendidos, estos causan problemas de pasivacion del zinc, en la operación en los filtros prensas y en la fundición del precipitado.
Desoxigenación Las soluciones clarificadas son deaireadas, para obtener una precipitación eficiente. El método Crowe emplea el vacío, el cual es el más eficiente para remover el O 2 disuelto a menos de 1 ppm
Adición de polvo de zinc Una adecuada adición de zinc es agregada al cono mezclador en forma de polvo sólido donde se forma la pulpa, dando comienzo a la precipitación. Comúnmente en este punto se dosifica la sal de plomo si es utilizada, como también cianuro (make up).
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Filtración o colección del precipitado Se realiza en filtros a presión (marcos y placas) donde se retiene y finaliza la precipitación para cosechar por campañas.
CALCULOS EN PLANTA Ejemplo 1: Determinar el ratio de Zn , cianuro disponible,% recuperación de oro y plata según los siguientes datos de operación : Flujo : 1204 m3/hr
Peso de Zn : 162.2 gr/min.
Ley Sol. Rica
Ley Sol. Barren
Au
Au
Ag
CN- libre
Ag
Barren
Rica
pH Rica
(make up)
2.48
%R=
4.38
0.01
LeyRica
0.02
LeyBarren
248.7
302.4
* 100
LeyRica Peso . de . Zn * 60
Ratio de Zn =
( Flujo * ( LeyRica
LeyBarren
))
CN . Libre
CN disponible = 1
10
( 9 . 34
pH . Operacion
)
Por lo tanto:
% R Au =
2 . 48
0 . 01
*100 = 99.60 %
2 . 48
% R Ag =
4 . 38
0 . 02
*100 = 99.54 %
4 . 38
Ratio de Zn =
162 . 2 . gr / min * ( 60 . min/ 1204
m
3
/ hr
CN libre Rica = 248.7 CN libre Make Up = 302.4
* ( 2 . 48
hr
)
= 1.18
4 . 38 ) ppm
CN Disp = 239.4 ppm CN Disp = 202.4 ppm
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Barren (make up)
9.92
9.98
Determinacion de cianuro libre: titulamos 10 ml de muestra con AgNO 3, usando rodanine como indicador. La reacción que se va a formar es la siguiente: AgNO3 + 2 NaCN ---------- Na(CN) 2Ag + NaNO3
Titulador de AgNO 3 Concentración de AgNO3
Rango de detección (ppm)
2.17 g/l
250 – 2500
0.217 g/l
25 - 250
0.0217 g/l
2.5 – 25
Si se usa menos de 5 ml de la solución titulante para identificar el punto final, se vuelve hacer el análisis volumétrico de la muestra, usando la siguiente concentración mas baja de titulador de AgNO3. Si se requiere mas de 50 ml de titulador para identificar el punto final, usar la siguiente concentración más alta de titulador de AgNO 3. NaCN (ppm) = VAgNO3 gasto (ml) * Conc. AgNO3 (g/lt) * 577 V muestra (ml) CN- (ppm) = NaCN (ppm) 1.884 Ejemplo 2: Preparar 3.45 litros de una solución de NaCN, con una concentración de
500 ppm de CNPeso Molecular del NaCN = 49 Peso Molecular del CN - = 26 500 ppm CN- (49/26) = 942.3 ppm de NaCN 0.942 g/lt * 3.45 lt = 3.25 g de NaCN
Ejemplo 3: Determinar los ppm de antiincrustante que se esta empleando en una
solución cianurada con un flujo de 1200 m3/hr, cuando la adición del antiincrustante esta en: 40 ml/ min.
Antiincrustante (ppm) = 40 ml/min * (60 min/hr) = 2 ppm 1200 m3/hr
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DESCRIPCIÓN DEL PROCESO MERRILL – CROWE EN PIERINA La solución rica proveniente de las pilas de lixiviación es filtrada en los filtros clarificadores hasta lograr una solución cristalina menor de 5 ppm de sólidos; El filtrado resulta esencial para remover los sólidos finos que pueden obstruir rápidamente la línea de precipitado o pasivar al zinc. El filtro es revestido por una película de tierra diatomea antes de proceder al filtrado. Esto permite al filtro remover partículas inferiores a una micra de tamaño y continuar filtrando una buena cantidad antes de saturarse.
Luego de la filtración, la solución rica es desoxigenada. La solución rica varia desde 5 a 8 mg/l de oxígeno, esta debe ser reducida a 0.5-1.0 mg/l , para una producción de un buen Barren y usar cantidades razonables de zinc.
Para conseguir esto, se circula la solución filtrada a través de una torre de vacío (o Crowe) que contiene empaques de plástico (packing), estos interrumpen el flujo de la solución formando capas muy finas.
La solución desoxigenada debe ser drenada desde la torre de vacío con una bomba sellada para fluidos, de modo de asegurar que no se produzcan filtraciones de aire a la solución. Generalmente los problemas de precipitación pueden ser reducidos considerablemente con una bomba de vacío perfectamente sellada.
Luego, el polvo de zinc es agregado a una solución desoxigenada de oro cianurado, el zinc es disuelto y el oro sale de la solución como sólido fino. Estos sólidos son filtrados desde la solución, generalmente a través de un filtro de placas, para la remoción de oro. Los sólidos son removidos periódicamente de la prensa, siendo fundidos para recuperar el oro. El Barren efluente del filtro prensa es regularmente analizado para determinar el oro presente y para asegurar que sé esta precipitando adecuadamente. Esta solución Barren debiera ser normalmente menor de 0.01gr/m 3.
El polvo de zinc es agregado generalmente en un cono, este es diseñado de tal forma que no haya agitación o remolinos en la superficie que induzca oxígeno dentro de la solución. La cantidad de zinc requerido depende de la solución rica.
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La dosificación de zinc al cono se realiza por alimentadores de tornillo. Para efectos de una apropiada adición de zinc, es necesario que haya una cantidad suficiente de cianuro libre en la solución para disolver el zinc agregado y además, para que todos los metales pesados presentes en la solución se mantengan en esta.
La mayoría de los problemas en la precipitación de zinc pueden ser debido a 3 causas: 1. Demasiado oxígeno en la solución (vacío insuficiente en la torre de vacío, perdida de aire en la bomba de solución rica o cono de precipitación succionando aire ). 2. Insuficiencia de zinc (la cantidad de oro en la solución ha aumentado o la solución está contaminada). 3. Insuficiencia de cianuro libre o cal en la solución . Es posible que haya mucho cianuro libre en la solución, pero esto dará como resultado un excesivo uso de zinc. A un pH neutral la precipitación será escasa, es necesario tener el pH adecuado (9-12)
La materia fina que contiene oro y plata es filtrada de la solución por medio de los filtros prensa que tiene una capa de tierra diatomea. Este medio de filtración no permite que las partículas finas de oro y plata tapen la tela que se usa para filtrar, resultando en la prolongación de la vida del filtro prensa y el precipitado se puede lavar con mas facilidad de la tela de filtración.
Los filtros prensa continúan recibiendo flujo hasta que las unidades llegan a la capacidad de almacenaje de precipitado o las telas llegan a taparse.
Cuando la presión comienza a reducir el flujo, los filtros se sacan de servicio para poder lavar cada unidad. Aplicar una capa de tierra diatomea y regresar a ponerse en servicio.
CLARIFICACIÓN La solución que percola por las pilas de lixiviación lleva partículas sólidas en conjunto con el oro y la plata disuelta. Algunas de estas partículas se sedimentan en la poza (pond) pero aún así la solución rica podría quedar con más o menos 500 ppm de sólidos suspendidos (0,05%). La función de la ciarificación de la solución es reducir esta cantidad en valores menores de 2 ppm.
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Equipos Clarificador Hooper .- La solución rica es bombeada por una de Las dos bombas de turbina vertical al tanque de clarificación en el inicio del circuito Merrill-Crowe. Este consiste de un tanque circular de 15000 mm de diámetro por 11000 mm de alto; este esta diseñado para ser una cámara de sedimentación en donde una cantidad de sólidos puede sedimentarse, estos se retiran con un pequeño volumen de dilución de lodos (flujo promedio 2 m 3/hora -20% de sólidos por peso ). Este proceso en el tanque retira aproximadamente el 90% de sólidos, el rebose ahora contiene 50 ppm de sólidos, el cual fluye al tanque de solución clarificada.Actualmente no se emplea.
Bomba de lodo tipo peristaltica.- El fondo del clarificador es un lodo (una mezcla de sólidos y agua) que es bombeado junto con Los desperdicios de retrolavado de los filtros de placa a presión hacia Las pilas de lixiviación. Las bombas de lodo 241- 4159- 028 y 029 son llamadas bombas peristálticas o bombas mangueras. Una bomba peristáltica maneja bajos volúmenes de lodo con un mínimo de desgaste. La acción de bombeado resulta de comprimir y descomprimir alternadamente la manguera diseñada especialmente para este trabajo, esta compresión ocurre en el lado interior de la manguera ocasionado por los tacos del rotor. No hay sellos en contacto con el líquido en contacto y tampoco hay válvulas que restringen el paso del flujo. Es completamente autocebada y puede arrancar en seco sin que ocurra efectos perjudiciales. El líquido lubricante en el alojamiento minimiza la fricción de deslizamiento. El liquido bombeado está en contacto solamente con la parte interna de la manguera. Durante el estado de compresión de la bomba, Las partículas abrasivas del fluido amortiguan al grosor de la manguera.
Tanque de solución rica.- Él rebose del clarificador fluye a un tanque de solución rica sin clarificar (241-2310-008) de 8200 mm de diámetro y 8200 mm de alto. Este tanque de cerca de 10 minutos de retención (almacenamiento), tiene un sistema de control de nivel, si hay mucha solución, es bombeada de la poza de solución rica; este tanque tiende a llenarse rápidamente, sin embargo el controlador del tanque efectúa que la válvula de control en la descarga de las bombas que va a los filtros de placa se abra. La solución rica sin clarificar es bombeada continuamente es a los dos de los tres filtros de hojas (un filtro siempre en stand by). La función de Los mismos es la de efectuar la última remoción de los sólidos que todavía estén en suspensión en la solución.
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FiItros clarificadores de hoja a presión.- Un clarificador de placa consta de un eje central en donde se colocan múltiples mallas finas o placas (los clarificadores de Pierina constan cada uno de 51 placas). La función de estas mallas es la de colectar las partículas finas existentes en la solución. El eje y las placas están colocadas en un cilindro con accesorios apropiados de tuberías para alimentar, descargar la solución, drenado y la solución lavada a chorros. Durante la operación la solución es introducida a baja presión (ingreso de la tubería al clarificador. La solución pasa a través de las placas dejando las partículas en los lados de las placas y descargando fuera del clarificador por el eje central.
El clarificador de placa opera con una secuencia de lavado o serie de etapa de proceso. El primer paso consiste en revestir Las mallas con material de tierra diatomea (llamado prerevestido) que coloca una capa de este material fino en las superficies de Las placas para ayudar en la filtración. La solución es entonces introducida; los sólidos finos son retenidos en las placas prerevestidas y la solución limpia pasa por las placas y sale del clarificador.
El final del ciclo consiste en un lavado de las placas (backwash). La solución pobre es introducida a alta presión por una manifold que distribuye la misma por varios inyectores que limpian las partículas de las placas. Durante una porción de este tiempo, el eje es rotado por un motor conductor por cadenas para ayudar a cortar Los finos y la tierra diatomea de las placas. El acceso al interior del clarificador es a través de la puerta posterior con seguro automático.
Tanques de preparación de diatomea.- Existen dos tanques de preparación para el prerevestido: uno es llamado tanque de mezcla del revestido (precoat mix tank: 241- 4810-008 y el otro de alimentación de relleno (body feed tank : 241-4810-008 ).
Ambos tanques son de 2400 mm de diámetro. por 3000 mm de alto y tienen también c/u un agitador de 1 HP. Cada tanque contiene dos bombas de alimentación de prerevestido (uno en operación y el otro en standby).
Tanque de solución rica clarificada.- La descarga de los filtros clarificadores de hoja a presión es transferido al tanque de solución rica clarificada (241-2310-009} que tiene unas dimensiones de 5500 mm de diámetro por 5200 mm de altura. Este es un tanque de
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almacenamiento de solución rica previo al ingreso a la etapa de desoxigenación. Los niveles de solución son regulados por sensores, teniendo una retención de 9 minutos.
Tanque de lodos.- Es el tanque de recepción (241-4810-014) de los lodos provenientes del underflow (u/f) de la tolva clarificadora principalmente, además del sumidero de las áreas de los filtros clarificadores y floculantes. El diseño de este tanque de 3000 mm de diámetro y 3000 mm de alto est compuesto de un agitador y de cuatro bombas de lodo de 3" por 3" (dos en stand-by) que impulsan los lodos a las pilas de lixiviación con un flujo aproximado de 68.0 m3 / hora y 20% de sólidos.
DEAEREACION El objetivo es el de quitar todo el oxígeno de la solución rica clarificada. Al retirar el aire de la solución también se retira el oxígeno. La solución proveniente del tanque de almacenamiento es bombeada por una de las dos bombas 241-4151-011 ó 012 a la torre desoxigenación. Está totalmente sellada unida a una tubería que sale por la parte superior de la torre conectada a una bomba de vacío 247-4169- 001 y 002 (una en standby). Esta torre se mantiene totalmente sellada para que la bomba mantenga un vacío absoluto, esto es importante mantener en un valor casi absoluto para que la solución tenga la menor cantidad de oxígeno.
Medición de vacío.- El grado de evacuación o vacío es medido comparando la presión del espacio con la presión atmosférica. La presión atmosférica es la presión ejercida sobre un cuerpo con el peso de los gases en la atmósfera. A nivel del mar, la presión atmosférica es aproximadamente de 101 kPa o su equivalente a 10 metros de agua a la misma presión que ejerce una columna de mercurio de 736 mm (el mercurio es muy fuerte, aproximadamente 14 veces más denso que el agua). A la altura de la mina Pierina (cerca de 3900 m.s.n.m.) la presión atmosférica es menor que el nivel del mar 6.6 metros de agua. Un vacío total o perfecto a esta altura puede ser obtenido con una presión de 485 m m de Hg, usualmente se considera vacío una presión de 485 mm de Hg. Un sistema de vacío nunca es perfecto y el vacío de Pierina será obtenido con 100 a 150 mm de Hg menos que el sistema perfecto, es decir, a 365 o 385 mm de Hg. Esto es típico para un sistema de vacío grande a esta altura, mayores vacíos requieren más equipos y costos adicionales. Cualquier filtración en las uniones o tuberías significa reducción del vacío por lo que los operadores deben asegurarse que se esté obteniendo el mayor vacío posible.
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Equipos Bomba de vacío (de anillo líquido). - Este tipo de bomba es ideal para la torre de deaereación, porque puede manejar grandes cantidades de líquido que está con aire en la torre. Esta tiene un rotor eléctrico cilíndrico, esto para que la solución pueda pasar por fuera de los álabes; el rotor gira libremente en un encasetamiento cilíndrico. El axial del encasetamiento es un ramal del axial del rotor .
El agua llena parcialmente el encasetamiento y actúa como un pistón. Como el rotor gira rápidamente dentro del encasetamiento, los alabes del rotor hacen que el agua gire alrededor del cilindro en forma de remolino. La fuerza centrífuga hace que el agua forme una capa de espesor uniforme en el interior del alojamiento; esto se mueve o pulsa fuera del centro del rotor y regresa una y otra vez durante cada revolución. Como el agua se mueve lejos del centro del rotor (A) Las cámaras del rotor están llenas de liquido. Este liquido gira junto con el rotor, pero sigue el contorno del encasetamiento debido a la fuerza centrifuga. El agua que llena completamente la cámara del rotor (el volumen entre los labes) para el punto A, vuelve desde el centro del rotor cuando el motor avanza, e impulsa el aire en el punto de entrada a ocupar el espacio vacío E. Para el punto C, la cámara del rotor está vacía de líquido y llena de aire. Como el rotor continúa en movimiento en el sentido de las agujas del reloj, el agua es forzada a la cámara del rotor hasta que la cámara esté llena otra vez en el punto D. El aire que está en la cámara es comprimido por él liquido según avanza la cámara y el aire es forzado a ser evacuado por el punto de descarga. Este ciclo ocurre una vez en cada revolución.
Alimentador de zinc y el cono emulsificador.- El polvo de zinc es usado para precipitar el oro que está en la solución como complejo de cianuro-oro. Este polvo es alimentado al cono emulsificador. El oro es precipitado casi inmediatamente como oro sólido y el zinc forma un complejo con el cianuro. En el tiempo en que la solución llega a las bombas verticales de alimentación de filtros 241-4152-001 y 002 el oro es completamente precipitado.
La lechada del polvo de zinc es preparada agregando manualmente el polvo de zinc al tanque sobre el alimentador de zinc (241-4461-002). El alimentador de zinc de velocidad variable es ajustado para alimentar polvo de zinc seco en el cono emulsificador de zinc (241-4310-004 ) donde es mezclado por agitación con agua. El nivel en el emulsificador de zinc es mantenido
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constante por el enclavamiento de un sensor de nivel y una válvula solenoide en la linea que controla el ingreso del flujo de Barren. La lechada del polvo de zinc fluye por la parte inferior del emulsificador siendo inyectada o succionada por el flujo de solución desaereada que fluye por gravedad del interior de la torre deaereadora. La cantidad de zinc alimentado al emulsificador es chequeada manualmente por el operador. En una rutina básica, el operador obtiene una muestra de solución pobre y es analizado por absorción atómica. La cantidad de zinc a dosificar esta en función a la ley de oro y plata obtenida en la solución y al flujo de tratamiento de solución rica.
Equipo de dosificación de Nitrato de Plomo.- Este equipo está instalado en el area de Merrill Crowe sin embargo por las caracteristicas de nuestra solución que contiene Hg lo hemos utilizado muy poco, el nitrato de plomo se dosifica en el emulsificador de zinc para ser mezclado con el polvo de zinc. El nitrato de plomo es un oxidante fuerte y remueve el cobre, hierro y otros elementos de la solución (pero no la plata ni el oro) bajando así el contenido de estos metales en la solución, la solución tiene una alta capacidad para la plata que puede mejorar la recuperación de plata.
El diseño está compuesto por una tolva de descarga de bolsas (241-4810-001-H1), un tanque de mezcla de nitrato de plomo de 1200 mm de diámetro por 1200 mm de alto (241-4810-001) compuesto por un agitador de 1/2 HP (241-4310-001), este está conectado con dos bombas dosificadoras de 1/2 HP (una en standby) (241-4159-0024 y 0025) que dosifica lechada de nitrato de plomo al cono emulsificador de zinc.
Bombas verticales de alimentación al filtro prensa.- Estas bombas (241-4152-001 y 002 c/u de 450 HP ), (una en standby), están en paralelo inmerso en un tanque de agua; la razón por la cual están sumergidas es para evitar que el aire filtre en la solución; así si los sellos de las bombas fallasen no podría ingresar aire a las bombas.
La precipitación del oro con la plata, conjuntamente con el mercurio es instantánea y la bomba es un excelente mezclador que ejecuta este proceso. Todos los metales preciosos deben estar precipitados al momento que la solución sale de la bomba. La solución que está descargando la bomba de alimentación a los filtros prensa, contiene pequeñas partículas de oro, plata y
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mercurio con un poco de exceso de zinc, la cual es bombeada a un banco de filtros de precipitación llamados filtros prensa (242-4227-001 y 002).
FiItros prensa.- Este tipo de filtros, es del tipo colado usado para separar los sólidos de los líquidos. Las placas de filtros individuales son suspendidas en barras laterales del marco del filtro, el filtrado toma lugar entre estas placas. Un cilindro en forma de brazo en uno de los extremos del filtro es donde se encuentra alojado un cilindro hidráulico de doble acción. Un marco estacionario (marco de cabeza) es el otro lado opuesto del filtro la cual contiene las dos tuberías de alimentación y descarga. La otra cabeza está colocada en las barras laterales y conectada al brazo hidráulico; logrando así mover esta cabeza a lo largo de las barras laterales y comprimiendo Las placas intermedias formando el paquete (stack) para el paso de filtración. Una bomba hidráulica manual da la potencia hidráulica necesaria para accionar el cilindro de doble acción. Después que el filtro de presión es cerrado por el cilindro hidráulico una lechada de revestido es bombeada al filtro. Este revestido continua por un tiempo necesario suficiente para que la tierra diatomea se deposite en los paños para lograr un filtrado más limpio, sin liberar la presión para evitar que el revestido se salga, la lechada es bombeada al interior del filtro, entonces la bomba de revestido es parada, inicialmente la alimentación llena la cámara entre las placas que están cubiertas con un paño de filtración. Una vez que la cámara está llena, comienza la filtración. Como la lechada es bombeada a baja presión a la cámara, él líquido pasa a través de los paños dejando a los sólidos en los mismos. Las cuatro esquinas de las placas tienen pasajes circulares que cuando se cierra el filtro deja circular la solución clara, dejando el precipitado a través de las placas de filtración. Cuando todas Las placas están llenas de precipitado, la válvula de ingreso se cierra y al filtro prensa se le inyecta aire para un secado adicional. La presión en la unidad hidráulica es liberada y las placas quedan sueltas. El mecanismo levantador entonces, automáticamente levanta cada uno de las placas una por una retirando la cabeza móvil. Este mecanismo retira las placas por el lado de la cabeza móvil; este proceso continúa hasta que todas las placas hayan sido retiradas. Cada uno de los paños de las placas conteniendo el precipitado es limpiada, empleando unas espátulas y se depositan en unas bandejas que están debajo de los filtros prensa; una vez que todas las placas se hayan limpiado el filtro está nuevamente apto para recibir un nuevo ciclo de filtrado.
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Los Filtros de Hoja Brindan Clarificación Esencial para una Precipitación Merrill-Crowe Eficiente Una efectiva clarificación de lixiviación con cianuro es importante para lograr una precipitación eficiente al usar el proceso Merrill-Crowe. Los sistemas de filtración por hoja a presión automatizados autolimpiantes pueden reducir el contenido de sólidos suspendidos hasta menos de 1 ppm.
La precipitación de zinc Merrill-Crowe es una elección popular de proceso para operaciones de oro y plata de gran volumen. A pesar que el proceso involucra más pasos que el proceso de filtro de carbón, Merrill-Crowe normalmente ofrece una precipitación más eficiente y lingotes de mayor ley con menos costos operacionales en operaciones de gran volumen y operaciones con altos porcentajes plata-a-oro. La efectividad probada del proceso para producir una corriente afluente limpia, su superficie para equipos relativamente pequeña y la capacidad para reciclar y volver a usar un “relave” de calidad también ayudan a la mejor equivalencia
para plantas de alto volumen.
En el proceso Merrill-Crowe, una solución de lixiviación con cianuro es mezclada con el mineral chancado para crear cianuro de oro de y plata. Los metales entonces son precipitados desde la solución rica agregando polvo de zinc.
La obtención de resultados óptimos depende altamente del diseño y la operación de los pasos acondicionadores que preceden al tratamiento con polvo de zinc, incluyendo la clarificación de la solución rica y la eliminación de oxígeno disuelto. Con posterioridad a la clarificación y a la desaireación, la solución y el polvo de zinc son depositados en forma uniforme en filtros de precipitado, donde el zinc empuja al cianuro y deja oro y plata como precipitante. La solución estéril luego es reciclada para volver a usar en el proceso.
El grado de clarificación de la solución es un factor clave en la efectividad del proceso. Prácticamente todas las impurezas deben ser eliminadas antes de exponerlas al polvo de zinc para que la lixiviación rica funcione con mayor efectividad.
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“La solución debe ser clarificada para crear una corriente muy limpia con esencialmente menos de 1 ppm de sólidos suspendidos,” explica Eldan Hill, gerente de proyecto y servicios de
Summit Valley Equipment & Engineering, Inc. (SVEE). SVEE diseña y fabrica plantas y equipos modulares para extracción de oro y plata en todo el mundo. “La corriente luego pasa a través
de una torre de vacío que reduce el oxígeno disuelto hasta menos de 1 ppm. Estos dos pasos son necesarios para hacer que el proceso precipite en forma óptima y use menos zinc.” Hill dice que el efluente clarificado debiera ser claro como el agua. “Los operadores de largo plazo enfatizan que la corriente debería aparecer ‘brillante,’ a fin de brindar las condiciones óptimas para la recuperación de oro y plata.”
Filtros de Hoja A lo largo de los años, los filtros de hoja han surgido como la mejor opción para aplicaciones de clarificación en sistemas Merrill-Crowe. En un sistema típico, los estanques de clarificación están equipados con un compartimento donde los elementos de filtro de hoja están prerevestidos con diatomita como un material que ayuda al filtro. Esta capa de pre-capa forma una superficie de filtración dinámica que logra menos de 1 ppm de sólidos suspendidos y calidad de 1 micron.
El pre-capa de las hojas clarificadoras con diatomita evita que los componentes que forman escamas—principalmente carbonatos y sulfatos de cal —sean transportador corriente abajo hasta el filtro del precipitado. Si estos sólidos coloidales no son capturados durante la etapa de clarificación, estos encuentran condiciones favorables para la formación de escamas en la torta del filtro de precipitado. Los depósitos de escama pueden cubrir las superficies de zinc, aumentando el consumo de zinc mientras reduce la efectividad del zinc en la precipitación de plata y oro. La acumulación de escamas también puede afectar el flujo a través de la tela del filtro, causando altas presiones y la necesidad de excesivos cambios de tela de filtro. Los filtros requieren un enjuague frecuente y cuidadoso seguido por una nueva capa del material de pre-capa. El hecho de que la tela del filtro funcione bajo la capa protectora de precapa ayuda a preservar la vida y la permeabilidad del filtro. La limpieza del filtro se realiza en forma más rápida y más completa porque la ayuda del filtro de pre-capa ha atrapado los sólidos dañinos antes que estos puedan contaminar la superficie de la tela del filtro. El material de diatomita es en realidad el medio filtrante que logra la filtración fina.
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Minimizando la Mantención y el Tiempo Muerto Además del objetivo de una óptima clarificación de la solución rica, las características de operación y mantención a menudo determinan el tipo de filtro seleccionado. En una planta grande, Aparte del objetivo de clarificación óptima de la solución rica, las características de operación y mantenimiento a menudo determinan el tipo de filtro seleccionado. En una planta grande, los filtros a presión de hojas que son fáciles de atender ayudan a ahorrar mano de obra y costos.
“Usted puede lavar contracorriente un filtro de hojas bien diseñado en alrededor de 5 a 10
minutos, pre-revestirlo con diatomita, y ponerlo de regreso a trabajar,” dice Hill. “Podrían usarse otros tipos de filtro. Pero, por ejemplo si usted usa una prensa placa-y-bastidor, tendría que abrir esa prensa y limpiarla físicamente y luego volver a ponerla a trabajar, y luego prerevestirla.” Por el contrario, el tiempo de mantenimiento en un filtro a presión de hojas
normalmente es muy poco.
La facilidad de automatización también juega un papel. Cuando el operador observa que la presión diferencial en un filtro está aumentando, se pueden abrir o cerrar electrónicamente las válvulas que sean necesarias, y las bombas para enjuagar a contracorriente y pre-revestir el filtro pueden ser operadas en forma remota. “En un proyecto nuevo que estamos llevando a cabo en Turquía, los operadores de hecho cambiarán los filtros desde la sala de control,”
agregó Hill.
Además de los sistemas Merrill-Crowe, SVEE, con sede en West Bountiful, Utah, diseña y fabrica sistemas de electro-obtención, sistemas de retorta de mercurio, sistemas de regeneración de carbono, y plantas ADR para operaciones de oro y plata en todo el m undo. Hill dice que su empresa normalmente diseña sistemas Merrill-Crowe en torno al filtro a presión de hojas Auto-Jet de Whittier Filtration, con sede en Santa Fe Springs, California. “Estos filtros ofrecen altas tasas de flujo y pueden funcionar en forma continua y limpiar cada uno a tres días.” El filtro está diseñado para eliminar barros finos con un tamaño de hasta 0.5-1 micrones.
Ausencia de “Latas” Significa Limpieza Más Rápida
Una de las ventajas del diseño del filtro Auto-Jet, según Hill, es su sistema de lavado abundante. Mientras las hojas del filtro giran, chorros planos como cuchillos de líquido
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limpiador eliminan eficientemente torta pesada y refregar toda la superficie en tres minutos o menos. Hill dice que algunos diseños de filtro de hojas tienen una caja, o una “lata” que rueda,
por sobre el área del filtro existente, lo que hace que sea trabajoso hacer mantenimiento a las unidades.
“Se requiere un espacio grande detrás del filtro para sacar la lata de forma que los filtros
puedan quedar expuestos para hacer mantenimiento. Para cambiar los filtros, volver a poner la tela en las placas o realizar algún otro servicio, los operadores deben desenrollar esta lata, lo cual normalmente requiere un riel de puente grúa. Una vez que se realiza el mantenimiento, tiene que volver a hacerse rodar de vuelta a su posición original. Por la forma en que Auto-Jet está diseñado, un solo operador puede abrir su puerta delantera y sacar todos los filtros para hacerles mantenimiento.”
Consideraciones de Clasificación por Tamaños En una mina de oro de Europa Oriental, dos clarificadores Auto-Jet manejan hasta 432 m3 de solución por hora cada uno. Los filtros están pre-recubiertos con diatomita, suministrada a los filtros como lechada con 2% de sólidos. Durante la filtración, un 5% de lechada de diatomita esa agregada a los clarificadores por bombas de desplazamiento positivo de alta presión a una tasa prevista de 0.07 kg/m3 para evitar el efecto persiana en el filtro y mantener una alta velocidad de filtración.
Estos filtros están completamente automatizados. Cuando un filtro está lleno, se corta la alimentación y se transfiere al filtro de reserva. Los chorros internos de agua a alta presión remueven la torta de filtro y la lechada de torta es bombeada hasta un espesador y la solución rica clarificada alimenta directamente a la torre de aireación Merrill-Crowe. El filtro recientemente limpiado es puesto en espera para la próxima rotación. “A menudo incluimos tres filtros, dependiendo del tamaño de la faena” dice Hill, “Dos filtros
estarán en línea simultáneamente, y cuando uno se llene, se deja fuera de línea y el tercer filtro entra en acción. Mientras un filtro está enjuagando contracorriente y pre-revistiendo, otro filtro está listo para actuar, así que en realidad no hay tiempo muerto.”
Los filtros clarificadores para el proceso Merrill-Crowe normalmente son calibrados para funcionar con 0.75 a 0.8 galones por minuto (gpm) por pie cuadrado. “Ellos abren la esclusa a
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la mitad de la velocidad de flujo,” dice Hill. “Por ejemplo, si una planta va operar 1.000 galones
por minuto, necesitaría 1.250 pies cuadrados de área de filtro y el sistema evacuaría 500 gpm, a presiones entre 55 y 60 psi,” dijo Hill. “El filtro aplica una capa previa a la misma velocidad
que el proceso (1,000 gpm en este ejemplo) y a alrededor de 20 psi.
“La dilución típica es del orden del 5%-10% de lechada, y mientras más diluida mejor para la
distribución de la pre-capa. El sistema también se alimenta (diatomita adicional purgada a la corriente de proceso) a una velocidad de 1.3 gpm a un 1% de concentración por 1.000 gpm de proceso,” dijo Hill.
Consta de tres etapas: clarificación, desoxigenación y precipitación con zinc en polvo, con estos parámetros se logra una recuperación mayor a 96% de la solución rica.
La solución de riego es colectada por tuberías perforadas en la base del pad de lixiviación y transportadas a las pozas impermeabilizadas, separando soluciones ricas en la poza de operaciones y soluciones intermedias a bajas en la poza intermedia.
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-Clarificación
La solución pregnant es clarificada en tres filtros, reteniendo los sólidos en suspensión, alcanzando una turbidez menor a 1 ntu.
-Desoxigenación
La solución clarificada ingresa a la torre de vacio para liberar el oxigeno disuelto, logrando concentraciones en solución menores a 1 ppm.
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-Precipitación
La solución clarificada y desoxigenada es precipitada con polvo de zinc para recuperar los metales preciosos.
El precipitado retenido en los filtros prensa es cosechado y fundido obteniendo un producto final de barras dore. Filtros Prensa
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El precipitado es retenido en los filtros prensa y la solución filtrada toma el nombre de solución barren.
Cosecha de Precipitado
La cosecha se realiza cuando la presión del filtro prensa alcanza 70 PSI, sacando de operación el filtro para descargar el precipitado en bandejas. El precipitado es lavado con agua caliente y secado a una temperatura de 600 ºC. Posteriormente es disgregado en molino bach de bolas, para su homogenización y lotizado.
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