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Procesamiento de minerales II Tratamento de minerais de ouro e prata

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Apresentação em tema: "Procesamiento de minerales II Tratamento de minerais de ouro e prata"— Transcrição da apresentação:

1 Procesamiento de minerales II Tratamento de minerais de ouro e prata
Maria Luiza Souza Montevideo 16-20 Setembro 2013 UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

2 Capítulo 4 – Recuperação do ouro
Neste capítulo serão explicados os seguintes tópicos: Processo de precipitação do ouro com zinco em pó; Processo de concentração e purificação de polpas contendo ouro em carvão ativado; 3. Eletro-produção de ouro; UNIVERSIDADE DE LA REPUBLICA – URUGUAY UFRGS - DEMIN - BRASIL

3 Recuperação do ouro dissolvido na cianetação
Trataremos apenas da recuperação do ouro dissolvido na cianetação. Isto porque a solubilização do ouro por meio de outros solventes, tais como a tiouréia, tiossulfatos e outros, embora tecnicamente viáveis, não encontrou aplicações de vulto em escala industrial. A recuperação será aqui entendida como um processo que remove o íon Au+1 que está dissolvido em uma solução e o transforma novamente em Auo, na forma sólida. Assim, a recuperação do ouro de lixívias ricas, com ou sem um estágio intermediário de concentração ou purificação é obtido via processos de redução, sendo que e os principais utilizados industrialmente são os seguintes. - Precipitação (ou cementação) com pó de zinco para o tratamento de soluções clarificadas, que é um processo de redução puramente químico; também chamado de “Processo Merrill-Crowe”. - Eletro-produção ou eletro-recuperação, que é um processo de redução via eletrólise. Eletro-produção  em ingles: electrowinning Ainda: Eletro-produção não é o mesmo que eletro-refino, embora ambos os processos sejam eletrolíticos. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

4 Precipitação com zinco em pó
Introduzido comercialmente em 1890 para a recuperação do ouro de soluções cianetadas, tornou-se rapidamente o preferido na mineração. O processo compreende as etapas principais listadas abaixo. 1. Clarificação da solução (ou polpa) cianetada. 2. Desaeração da solução clarificada. 3. Precipitação do Au+1(aq) sobre o Zno em pó. 4. Filtração do “cemento” de Zno/Auo. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

5 Precipitação com zinco em pó
A cementação é um processo eletroquímico de oxi-redução, de cinética elevada. Uma representação esquemática do processo está mostrada na figura abaixo. A reação química global pode ser representada por: 2[Au(CN)2]- + Zno = 2Auo + [Zn(CN) 4]2- UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

6 Precipitação com zinco em pó
A reação química global pode ser representada por: + Zno = 2Auo + [Zn(CN) 4]2- Na realidade, a reação global é o resultado das seguintes reações parciais: Reação catódica: 2[Au(CN)2]- + 2e- = 2Auo + 4CN ocorre a redução do ouro Reação anódica: 4CN- + Zno = [Zn(CN) 4]2- + 2e ocorre a oxidação do zinco Em soluções muito alcalinas e oxidantes, podem ocorrer as reações paralelas. Dentre elas, a mais indesejável é a reação de formação do hidróxido de zinco sólido, pois este composto recobre as partículas de zinco (é um “isolante”) causando sua passivação e inibindo a precipitação do ouro: Zno + 2OH- = Zn(OH)2(s)+ 2e- A adição de uma pequena quantidade de sal de chumbo (nitrato ou acetato) pode minimizar a formação do hidróxido de zinco sólido - Zn(OH)2(s). UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

7 Precipitação com zinco em pó
Desenho muito antigo. Se não me engano é da Denver (USA). UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

8 Precipitação com zinco em pó
Os seguintes procedimentos devem ser observados para uma efetiva precipitação do ouro com pó de zinco. 1- A solução alimentada na cementação deve ter menos de 5 ppm de sólidos em suspensão. Para tanto, deve passar por um processo de separação sólido/líquido rigoroso, incluindo ao final uma etapa de filtração (filtro prensa ou filtro a vácuo, com meio filtrante adequado). 2- A mesma solução, após ser filtrada, deve passar por uma etapa de desaeração, de forma a conter entre 0,5 – 0,9 ppm de oxigênio dissolvido. Isto ocorre mediante a aplicação de vácuo em uma torre de desaeração. 3- O pó de zinco deve ter uma granulometria adequada, que também é função do equipamento de filtração disponível para a precipitação. Valor típico para a distribuição granulométrica do pó de zinco disponível comercialmente é 100% - 80 micra. O zinco deve ser puro e não pode estar oxidado superficialmente. 4- A faixa de pH ideal é de 10,5 a 11,5. Controlado pela adição de NaOH ou cal hidratada. Outras distribuições do pó de zinco são: 100 x 70 150 x 100 200 x 150 270 x 200 400 x 270 Quanto mais fino o pó de zinco, mais rápida é a reação. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

9 Precipitação com zinco em pó
5- A concentração de cianeto livre no licor clarificado deve ser mantida entre 150 e 300 mg/L. Altas concentrações de cianeto afetam o potencial redox tanto da reação catódica quanto da reação anódica. Por outro lado, valores muito baixos de cianeto livre favorecem a formação de hidróxido de zinco sólido - Zn(OH)2(s). 6- Quando necessário, pode ser adicionado uma quantidade adequada de sal de chumbo, na faixa de 3 a 14 g por metro cúbico de solução tratada. A presença de outros elementos dissolvidos na solução também impacta a recuperação do ouro via processo Merrill-Crowe. Alguns efeitos relevantes são os seguintes. 1- Evitar concentrações de chumbo dissolvido acima de 60 a 100 mg/L, no caso de licores contendo de 1 a 10 mg Au/L, pois corre um grande recobrimento das partículas de zinco pelas de chumbo. 2- Um aspecto positivo do chumbo é que ele reage com íons sulfetos (S2-) em solução formando PbS(s) e evitando a formação de uma camada indesejada de ZnS(s) em volta das partículas de zinco. Outras distribuições do pó de zinco são: 100 x 70 150 x 100 200 x 150 270 x 200 400 x 270 Quanto mais fino o pó de zinco, mais rápida é a reação. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

10 Precipitação com zinco em pó
3- A concentração de cianeto livre no licor clarificado deve ser mantida entre 150 e 300 mg/L. Altas concentrações de cianeto afetam o potencial redox tanto da reação catódica quanto da reação anódica. Por outro lado, valores muito baixos de cianeto livre favorecem a formação de hidróxido de zinco sólido - Zn(OH)2(s). 4- Quando necessário, pode ser adicionado uma quantidade adequada de sal de chumbo, na faixa de 3 a 14 g por metro cúbico de solução tratada. 5- A existência de pequenas quantidades de outros cátions divalentes em solução, tais como Hg, Bi, Cd e Cu, tem efeito positivo, pois os mesmos também inibem a formação de hidróxido de zinco sólido - Zn(OH)2(s). 6- No que se refere à matéria orgânica, há indicação de que espécies tais como ácidos húmicos e fúlvicos, que ocorrem na natureza junto com alguns minérios, além de reagentes modificadores de superfície – coletores e espumantes de flotação, óleos e outros fluidos oriundos de equipamentos de processo – têm efeito negativo sobre a cementação. O impacto principal seria o recobrimento e a aglomeração das partículas de zinco, dificultando a filtração final. Observar que o impacto da matéria orgânica é muito menor na cementação do que no de adsorção em carvão ativado. Outras distribuições do pó de zinco são: 100 x 70 150 x 100 200 x 150 270 x 200 400 x 270 Quanto mais fino o pó de zinco, mais rápida é a reação. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

11 Precipitação com zinco em pó
Avisar os alunos do livro de ouro do Cetem. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

12 Adsorção em carvão ativado
Em sentido rigoroso, o processo de adsorção do ouro cianetado no carvão ativado não é um processo de recuperação do ouro metálico, mas é um dos processo usados para a concentração e purificação da lixívia rica em ouro. Carvão ativado é um nome genérico dado a uma grande quantidade de materiais amorfos com elevada superfície específica (de até 1200 m2/g), devido a altíssima quantidade de poros em sua estrutura interna. O material é utilizado em uma grande variedade de processos envolvendo separação e concentração de gases e líquidos, tanto orgânicos como inorgânicos. A matéria-prima empregada na fabricação do carvão ativado influencia na sua aplicação final. O carvão ativado feito com cascas de cocos são os mais usados na metalurgia do ouro. As duas etapas principais do processo de fabricação do carvão ativado são as seguintes: - Carbonização: aquecimento na faixa de oC, em atmosfera inerte; Ativação: aquecimento na faixa de oC, em atmosfera de vapor d’água, CO2 ou misturas destes gases com ar. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

13 Adsorção em carvão ativado
Fatores que afetam a adsorção do ouro no carvão ativado 1- tipo de matéria-prima carbonosa  casca de coco, sem cantos vivos. 2- granulometria do carvão ativado  entre 1,0-3,3 mm e 1,2-2,4 mm. 3- eficiência da mistura de polpa  manter a polpa homogênea. 4- densidade de polpa  a menor possível. 5- temperatura  reação de adsorção é exotérmica. 6- concentração de ouro na polpa  carregamentos usuais entre 5-10 kg|Au/t|CA. 7- concentração de cianeto livre na polpa  depende, é função de diversos fatores. 8- concentração de oxigênio dissolvido  a maior possível. 9- pH  tem pouca influencia, manter entre 9,5 – 11. 10- presença de outros complexos metálicos  Ag, Cu, Ni, Zn, Fe, Hg, etc. Felizmente, à exceção do Hg, o carvão ativado é mais seletivo em relação ao Au e ao Ag do que aos demais metais. A seqüência de preferência de adsorção dos cianocomplexos usualmente encontrados na extração de ouro é: [Au(CN)2]- > Hg(CN)2 > [Ag(CN)2]- > *[Cu(CN)3]2- > [Zn(CN)4]2- > [Ni(CN)4]2- > [Fe(CN)6]4- * É considerado antieconômico o processamento de licores cianetados contendo acima de 1 g|Cu/L|solução. Observar o problema do [Cu(CN)3]2- UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

14 Adsorção em carvão ativado
Prática industrial Os processos à base de carvão ativado usualmente empregados na indústria para a concentração do ouro e da prata a partir de polpas (ou soluções) cianetadas comportam três etapas distintas. 1- Carregamento: ocorre a adsorção dos cianocomplexos [Au(CN)2]- e [Ag(CN)2]- sobre os poros do carvão ativado. São empregados três métodos diferentes. 2- Eluição: ocorre a dessorção do metal precioso. Isto é, os cianocomplexos de [Au(CN)2]- e [Ag(CN)2]- são transferidos da fase carvão ativado para uma solução limpa e concentrada de cianeto de sódio (chamada de solução de eluição). São empregados muitos métodos distintos, mas o mais usado é o processo “AARL”. 3- Recuperação do ouro e da prata no estado sólido: via processo eletrolítico (célula de Zadra) ou via processo cementação com zinco em pó. 4- Regeneração do carvão ativado. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

15 Adsorção em carvão ativado
Atualmente, os seguintes processos de adsorção em carvão ativado são empregados na indústria para a concentração de ouro e prata a partir de polpas (ou soluções) cianetadas: – CIP: Carvão em Polpa – CIL: Carvão em Lixiviação – CIC: Carvão em Coluna No caso do carvão ativado ser substituído por resinas orgânicas, os processos correspondentes são: – RIP: Resina em Polpa – RIL: Resina em Lixiviação – RIC: Resina em Coluna * São poucos os processos descritos na literatura sobre a utilização de resinas para a adsorção de ouro. Exemplos são: as usinas de Golden Jubilee* (África do Sul) e a de Muruntau (Uzbequistão). * Certo que está fechada ! UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

16 Adsorção em carvão ativado-CIP
A figura abaixo mostra um fluxograma típico de uma usina com método de carvão em polpa (CIP) para o carregamento do ouro cianetado. Circuito ou cascata de lixiviação Circuito de adsorção CIP Circuito de regeneração do carvão ativado Outras distribuições do pó de zinco são: 100 x 70 150 x 100 200 x 150 270 x 200 400 x 270 Quanto mais fino o pó de zinco, mais rápida é a reação. Circuito de dessorção UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

17 Adsorção em carvão ativado-CIL
A figura abaixo mostra um fluxograma típico de uma usina com método de carvão em lixívia (CIL) onde a cianetação do ouro e o carregamento deste no carvão ativado é um processo “quase simultâneo”. Usado para minérios do tipo “preg-robbing”. Alimentação* * De onde vem a alimentação UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

18 Adsorção em carvão ativado-CIC
A figura abaixo mostra uma representação esquemática de um sistema de adsorção com o método de carvão em coluna (CIC) tipo leito fluidizado múltiplo em cascata. Em geral, o processo CIC é o mais usado no tratamento de soluções ricas provenientes de lixiviação em pilhas. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

19 Adsorção em carvão ativado - CIP x CIL
Vantagens e desvantagens - CIL apresenta as vantagens de menor custo de capital e melhor desempenho no caso minerais contendo substâncias capazes de adsorver o ouro da polpa de cianetação. Tais constituintes (preg-robbers), em geral matéria carbonosa, competem com o carvão pelo ouro dissolvido na polpa, razão pela qual é desejável a introdução de carvão nos estágios iniciais da cianetação. Na prática industrial é comum a operação com 1 ou 2 tanques apenas de cianetação, seguidos de vários estágios de adsorção/dessorção. Em contrapartida, o CIL apresenta as seguintes desvantagens inerentes quando comparado ao CIP: implica em maior inventário de carvão no sistema; Ocorre um maior perda de ouro nos finos de carvão, decorrente do maior tempo de residência do carvão no circuito; Há uma menor concentração de ouro na polpa, implicando em menor carregamento de Au no carvão. Assim, o processo requer uma maior transferência de carvão e, conseqüentemente, maiores unidades de eluição e regeneração térmica de carvão. Em geral, o CIL só se justifica em minérios “preg-robbing” ou naqueles em que a cinética de cianetação é rápida. UDELAR – URUGUAY UFRGS – DEMIN - BRASIL

20 Adsorção em carvão ativado - eluição
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