unidad acadÉmica de ciencias quÍmicas y de la salud...

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LA SALUD

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

MACHALA2016

SALAZAR ORELLANA NELSON GERARDO

ESTUDIO COMPARATIVO DE LA ADSORCIÓN DE ORO MEDIANTECARBÓN ACTIVADO EMPLEANDO SOLUCIONES LIXIVIADAS CON

CIANURO Y TIOUREA EN FRANROMEC S.A.

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LASALUD


MACHALA2016

SALAZAR ORELLANA NELSON GERARDO

ESTUDIO COMPARATIVO DE LA ADSORCIÓN DE OROMEDIANTE CARBÓN ACTIVADO EMPLEANDO SOLUCIONESLIXIVIADAS CON CIANURO Y TIOUREA EN FRANROMEC S.A.

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LASALUD


MACHALA2016

SALAZAR ORELLANA NELSON GERARDOINGENIERO QUÍMICO

ESTUDIO COMPARATIVO DE LA ADSORCIÓN DE ORO MEDIANTE CARBÓNACTIVADO EMPLEANDO SOLUCIONES LIXIVIADAS CON CIANURO Y TIOUREA

EN FRANROMEC S.A.

Machala, 18 de octubre de 2016

LAPO CALDERON BYRON

TRABAJO DE TITULACIÓNTRABAJO EXPERIMENTAL

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23

U R K N DU

VI

DEDICATORIA.

A Dios, el ser que me brindó la vida y gozar de salud, para cumplir una de mis metas

como es estudiar Ingeniería Química y optar por graduarme.

A mis padres, Nelson Salazar Paladines y Carmen Orellana Macas quienes siempre me

han brindado su apoyo tanto en el hogar como en mis estudios.

A mis abuelitos Nelson y Amanda; Gerardo y Rosita quienes han sabido con sus sabios

consejos guiarme y aportar con su granito de arena en los estudios, así como en mi vida

personal.

A mis sinceros amigos con los cuales he estado en las buenas y en las malas, quienes

me han aceptado con mis virtudes y defectos, quienes me aprecian por mi manera de

ser.

A mis maestros, los cuales han sabido inculcarme conocimientos y enseñanzas, más

que aquello han sabido formar criterio, pensamiento y carácter profesional.

NELSON GERARDO SALAZAR ORELLANA

VII

AGRADECIMIENTO.

A mis padres y abuelos por haberme apoyado e incentivado a culminar mi carrera

profesional.

Al Dr. Claudio Suárez, el Ing. Byron Lapo, Ing. Ricardo Guerrero, Ing. Betsy Olarte por

su guía y apoyo constante en el presente trabajo de titulación.

Al Ing. Luis Castro, al Dr. Luis Correa, a sus colaboradores y a la Compañía Minera

Franromec Cia. Ltda., por el apoyo técnico y financiero al presente trabajo experimental.

Al personal docente que forma parte de la carrera de Ingeniería Química de la Unidad

Académica de Ciencias Químicas y de la Salud, quienes han guiado mi formación

profesional.

A mis amigos quienes de alguna manera han aportado con un granito de arena al

presente trabajo experimental con consejos y sugerencias.

VIII

RESUMEN

ESTUDIO COMPARATIVO DE LA ADSORCIÓN DE ORO MEDIANTE CARBÓN ACTIVADO EMPLEANDO SOLUCIONES LIXIVIADAS CON CIANURO Y TIOUREA

EN FRANROMEC S.A.

AUTOR

Egdo. Nelson Gerardo Salazar Orellana

TUTOR

Ing. Byron Gonzalo Lapo Calderón, Mg. Sc.

La presente investigación tiene como objeto el estudio físico químico de la recuperación

de oro mediante la adsorción con carbón activado, a partir de soluciones enriquecidas

con iones complejos metálicos obtenidas a partir de la lixiviación con cianuro y tiourea

respectivamente.

Existen dos tecnologías en el proceso de adsorción que gozan de gran popularidad

como son: Carbón en pulpa (CIP) y Carbón en lixiviación (CIL), escogiendo Carbón en

pulpa debido a que la misma funciona en régimen discontinuo y sus parámetros de

operación son más estables y de fácil control.

Durante la investigación se recolectaron dos soluciones con características diferentes

provenientes de la lixiviación con cianuro de sodio como con tiourea, para

posteriormente evaluar el proceso de adsorción. Las pruebas de adsorción se

desarrollaron en reactores agitados a nivel de laboratorio, cada uno de ellos posee una

velocidad de agitación característica. Las soluciones empleadas en este estudio fueron

obtenidas bajo condiciones reales de operación en Planta de Beneficio, es decir no se

empleó soluciones sintéticas; el carbón activado utilizado fue del tipo Calgon Carbon

DG-11 6X12, escogido por su amplio uso en la industria metalúrgica a nivel mundial.

Se establecieron parámetros operacionales óptimos tomando en consideración algunos

aspectos de investigaciones anteriores relacionadas con el tema de investigación, los

mismos que afectan al proceso de adsorción y en algunos casos se han modificado por

motivos experimentales. Entre los parámetros operacionales que se modificaron

tenemos: concentración remanente de agente lixiviante, velocidad de agitación, masa

de carbón activado, concentración inicial de oro en la solución, en cambio otros

parámetros de control se han mantenido fijos ciertos valores entre los cuales tenemos:

densidad, porcentaje de sólidos pH, temperatura, potencial de la solución.

IX

Para cuantificar Cianuro de sodio y Tiourea remanentes en la solución se aplicó

volumetría por valoración de precipitación, utilizando con nitrato de plata para valorar

cianuro de sodio remanente y yoduro de potasio o yoduro de sodio para valorar tiourea.

Para la cuantificación de la concentración de oro presente en la solución enriquecida se

determinó mediante Espectrofotómetría de Absorción Atómica.

El análisis matemático se obtuvo aplicando programas de cálculo numérico y

representación gráfica como OriginPro, Matlab, Microsoft Excel.

Para la construcción de las curvas de equilibrio y de cinética, los datos experimentales

obtenidos fueron ajustados al modelo de transferencia de masa mediante difusión a

través de la interfase para la cinética, en cambio para las isotermas de equilibrio se

ajustaron al modelo isotérmico de Freundlich; ambos criterios fueron unificados en un

solo modelo de ajuste donde se muestra la variación de la concentración respecto al

tiempo.

De dichas curvas de cinética y equilibrio se obtuvieron los parámetros de ajuste de

necesarios como: las constantes cinéticas a, b, c; y otros como: A (intersecto), γ

(pendiente); los cuales junto con parámetros de operación de la Planta de Beneficio de

Minerales Auríferos Paz Borja, dichos datos fueron necesarios para determinar el

coeficiente de transferencia de masa, el cual varía según la velocidad del proceso;

además nos permite correr una simulación para construir curvas cinéticas, las cuales

indican como resultado que hay una mayor velocidad de adsorción del complejo

dicianuro de oro en el carbón activado que su contrario el complejo oro tiourea, por ende

alcanzará un mayor porcentaje de recuperación de oro de las soluciones cianuradas.

Esto nos indica que la adsorción de oro con carbón activado a partir de soluciones

tioureadas no es viable desde el punto de vista operacional, se sugiere investigar en

otras condiciones de operación y aplicar el uso de otras tecnologías comunes de

recuperación de oro de los lixiviados como: extracción con solventes, resina de

intercambio iónico, precipitación con zinc en el Merrill Crowe.

Palabras Clave: Iones, Cianuro de sodio, Tiourea, Batch, Absorción Atómica, Merrill

Crowe

X

ABSTRACT

COMPARATIVE STUDY OF GOLD ADSORPTION BY ACTIVATED CARBON USING

LEACHING SOLUTIONS WITH CYANIDE AND THIOUREA IN FRANROMEC S.A.

AUTHOR Egdo. Nelson Gerardo Salazar Orellana

TUTOR Ing. Byron Gonzalo Lapo Calderón, Mg. Sc.

This research is about physical and chemical study of recovery complex ions of interest

of the enriched solutions obtained from leaching with cyanide and thiourea respectively

through the process of activated carbon adsorption. There are two technologies in the

adsorption process many popular such as Coal pulp and Coal leaching, both

technologies differ in certain characteristics. For this investigation, Coal pulp was chosen

because it functions batch wise, in addition the operating parameters are more stable

and easily controlled them. In the research two solutions were collected with different

characteristics from leaching with sodium cyanide and leaching with thiourea, for

evaluation of the adsorption process. It should be noted that adsorption tests were

developed in laboratory stirred reactors, each of which has a speed of own agitation. The

solutions used in this study were obtained under real operating conditions on the ground,

synthetic solutions was not used. In addition, the activated carbon used was Calgon type

DG-11 6X12, being chosen because of its widespread use in the metallurgical industry.

To develop this research, optimal operational parameters were established taking into

account the considerations of certain investigations, those affecting the adsorption and

some of them have been modified for experimental purpose. Among the modified

operational parameters are: concentration of remaining bleaching agent, stirring speed,

mass of activated carbon, gold initial concentration in the solution. Like other control

parameters fixed ranges for process development are: density pH, temperature, potential

of the solution.

To quantify Sodium Cyanide and Thiourea remaining in solution was performed by

titration instead to quantify gold present in the solution used an Atomic Absorption

Spectrophotometer.

Mathematical analysis was obtained by applying numerical calculation programs and

graphical representation as OriginPro, Matlab, Microsoft Excel.

XI

For the construction of the equilibrium and kinetics curves, the experimental data

obtained were adjusted to the model of mass transfer by diffusion through the interface

for kinetic instead for isotherms were adjusted to isothermal model Freundlich. Then both

criteria were unified into a single model of adjustment where the variation of the

concentration is shown over time.

Kinetics and equilibrium curves provide setting parameters necessary such as: the

constants a, b, c; and others such as A, γ; which together with operating parameters of

the beneficiation plant Borja Paz Mineral Auriferous were needed to determine the mass

transfer coefficient varies depending on the speed of the process.

With this coefficient of mass transfer , a simulation was performed to build kinetic curves

which indicate the result that there is a greater rate of adsorption of dicianuro gold

complex that its opposite complex gold thiourea in the activated carbon, thereby is

achieved a greater percentage gold recovery from cyanide solutions.

This indicates that the gold adsorption with activated from tioureadas solutions coal is

not feasible from an operational standpoint, it is suggested to investigate other operating

conditions and implement the use of other common technologies of gold recovery of

leachates as : solvent extraction, ion exchange resin, Merrill Crowe zinc precipitation.

Key words: Ions, Sodium cyanide, thiourea, Batch, Atomic Absorption, Merrill Crowe

XII

ÍNDICE DE CONTENIDO.

DEDICATORIA. ............................................................................................................... VI

AGRADECIMIENTO. ..................................................................................................... VII

RESUMEN ..................................................................................................................... VIII

ABSTRACT ...................................................................................................................... X

ÍNDICE DE CONTENIDO. .............................................................................................. XII

ÍNDICE DE GRÁFICOS. ................................................................................................XV

ÍNDICE DE TABLAS. .................................................................................................. XVII

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1

CAPÍTULO I ..................................................................................................................... 4

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA........................................................................................... 4

1.1 MINERÍA EN EL ECUADOR...................................................................................4

1.2 COMPAÑÍA MINERA FRANROMEC. ....................................................................4

1.2.1 Datos Generales. ............................................................................................................... 5

1.2.2 Breve descripción del funcionamiento de la Planta de Beneficio de Minerales

Auríferos Paz Borja ..................................................................................................................... 6

1.3 HIDROMETALURGIA. ............................................................................................7

1.3.1 Cianuro de sodio como agente lixiviante ..................................................................... 7

1.3.2 Agentes lixiviantes alternativos. Tiourea ..................................................................... 8

1.3.3 Mecanismo de reacción de la Tiourea........................................................................... 8

1.4 RECUPERACIÓN DE ORO DE SOLUCIONES LIXIVIADAS. ..............................9

1.4.1 Adsorción con carbón activado. .................................................................................... 9

1.4.2 Adsorción del ion complejo Dicianuro de Oro Au (CN)2-. ....................................... 12

1.4.3 Adsorción del ion complejo Oro Tiourea (AuTU2+) ................................................... 13

1.4.4 Modelos Cinéticos y de Equilibrio ............................................................................... 13

1.4.5 Factores que intervienen en la adsorción del complejo oro cianuro. .................. 17

1.4.6 Factores que intervienen en la adsorción del complejo oro tiourea .................... 18

CAPÍTULO II .................................................................................................................. 22

MATERIALES Y MÉTODOS. ........................................................................................ 22

2.1 LOCALIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN. ......................................................... 22

XIII

2.2 UNIVERSO Y MUESTRA. ..................................................................................... 22

2.3 MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS UTILIZADOS. ................................... 22

2.3.1 Materiales. ......................................................................................................................... 22

2.3.2 Equipos.............................................................................................................................. 23

2.3.3 Reactivos........................................................................................................................... 23

2.4 MÉTODOS. ............................................................................................................ 23

2.4.1 Tipo de investigación. .................................................................................................... 23

2.5 DESARROLLO EXPERIMENTAL. ....................................................................... 24

2.5.1 Naturaleza de las soluciones obtenidas por lixiviación empleadas en la investigación. ....... 24

2.7.2 Muestreo y estandarización de las soluciones provenientes de la

lixiviación. ................................................................................................................................... 25

2.7.3 Características y Tamizaje del Carbón activado a emplear. .......................... 26

2.7.4 Pruebas en reactores piloto (Carbón en pulpa) ................................................. 27

2.8. PROCEDIMIENTO PARA OBTENCIÓN DE PARÁMETROS CINÉTICOS Y DE

EQUILIBRIO ................................................................................................................ 28

2.8.1 Evaluación del tiempo de equilibrio. ........................................................................... 29

2.8.1.1 Pruebas de Equilibrio a partir de SLC ............................................................. 29

2.8.1.2 Pruebas de Equilibrio a partir de SLT.............................................................. 33

2.8.2 Evaluación de la cinética ............................................................................................... 35

2.8.2.1 Pruebas de Cinética a partir de soluciones lixiviadas con Cianuro de

Sodio ................................................................................................................................... 36

2.8.2.2 Pruebas de Cinética a partir de soluciones lixiviadas con Tiourea .......... 37

2.9 SIMULACIÓN CON PARÁMETROS OPERACIONALES Y DE AJUSTE DE

LA PLANTA DE BENEFICIO FRANCROMEC EN LAS MISMAS CONDICIONES . 38

2.10 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y MÉTODO PARA EL ANÁLISIS

MATEMÁTICO ............................................................................................................. 40

CAPITULO III ................................................................................................................. 42

RESULTADOS Y DISCUCIÓN DE RESULTADOS ..................................................... 42

3.1 Evaluación del tiempo de equilibrio y la cinética de adsorción de los iones

complejos dicianuro de oro y oro tiourea en el carbón activado. ....................... 42

3.1.1 Isotermas de adsorción .................................................................................................. 44

3.1.1.1 Isoterma de adsorción del ion complejo dicianuro de oro en medio alcalino

.................................................................................................................................................. 44

XIV

3.1.1.2 Isoterma de adsorción del ion complejo oro tiourea en medio ácido ............................. 45

3.1.2 Análisis de control cinético de la velocidad de adsorción ..................................... 47

3.1.2.1 Velocidad de adsorción de Au en medio cianurado. ........................................ 47

3.1.2.1 Velocidad de adsorción de Au en medio tioureado. ......................................... 49

3.2 Ajuste de datos simulados y experimentales y Obtención de parámetros

cinéticos y de equilibrio respecto al modelo de ajuste. ...................................... 51

3.3 Comparación de parámetros obtenidos tanto para medio cianurado como

para tioureado. ........................................................................................................... 54

CAPITULO IV ................................................................................................................. 60

CONCLUSIONES ........................................................................................................... 60

CAPITULO V .................................................................................................................. 61

RECOMENDACIONES .................................................................................................. 61

BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 62

ANEXOS ......................................................................................................................... 66

XV

ÍNDICE DE GRÁFICOS.

Figura 1. Ubicación geográfica de la Planta de Beneficio de Minerales Auríferos Paz

Borja, Compañía Minera FRANROMEC Cia. Ltda. ..............................................................5

Figura 2. Vista de ingreso de la Planta de Beneficio de Minerales Auríferos Paz Borja,

Compañía Minera FRANROMEC Cía. Ltda. .........................................................................6

Figura 3. Diagrama de flujo esquemático para los procesos CIP y CIL..........................10

Figura 4. Unidad de adsorción de carbón en pulpa (CIP) .................................................11

Figura 5. Típica isoterma de adsorción de AuTU2+ en carbón activado. El literal a

muestra la adsorción en un amplio rango de concentración. El literal b sugiere un ajuste

al modelo de Langmuir. ..........................................................................................................15

Figura 6. Influencia del pH sobre la adsorción de oro tiourea AuTU2+ en carbón activado

a partir de soluciones que contienen 0,01 M Tiourea a 25 oC. .........................................19

Figura 7. Efecto de la temperatura en la adsorción de oro tiourea AuTU2+ en el carbón

activado de soluciones que contuvieron 0.01 M de Tiourea a pH 2.0 .............................20

Figura 8. Efecto de algunos iones metálicos en el equilibrio de adsorción de oro tiourea

AuTU2+ en el carbón activado de 0,01 M de concentración de Tiourea a 25 0C. El pH fue

de 2,0 excepto la solución con Fe3+. .....................................................................................20

Figura 9. Influencia de la concentración de Tiourea en el equilibrio de adsorción de oro

tiourea AuTU2+ en el carbón activado a pH 2,0 y 25 0C. ....................................................21

Figura 10. Características del carbón activado Calgon DG-11 6X12 usado en la

investigación ............................................................................................................................27

Figura 11. Curvas de Isotermas de adsorción a diferentes concentraciones remanentes

de Cianuro de sodio en la solución. ......................................................................................31

Figura 12. Evolución de la concentración de oro hasta alcanzar condición de equilibrio

a tiempo infinito. .......................................................................................................................31

Figura 13. Diagrama de flujo del desarrollo experimental de la adsorción de los iones

complejos dicianuro de oro y oro tiourea en carbón activado. ..........................................41

Figura 14. Isoterma de adsorción de oro complejo en medio cianurado en carbón activo.

...................................................................................................................................................44

Figura 15. Isoterma de adsorción de oro complejo en medio tioureado en carbón

activado. ...................................................................................................................................46

Figura 16. Datos cinéticos de adsorción en medio alcalino y ajuste al modelo de difusión

no lineal en capa límite. ..........................................................................................................48

XVI

Figura 17. Ajuste de datos experimentales versus simulados de las cinéticas de

adsorción en medio alcalino. .................................................................................................49

Figura 18. Datos cinéticos de adsorción en medio ácido y ajuste a modelo de difusión

no lineal en capa limite. ..........................................................................................................50


adsorción en medio ácido. .....................................................................................................51

Figura 20. Comparación entre los Coeficiente de transporte de masa obtenidos a partir

de las soluciones cianuradas y tioureadas. .........................................................................56

Figura 21. Variación de la concentración de oro (Kg/m3) en la solución con respecto al

tiempo en medio cianurado en cuatro diferentes relaciones de masa de carbón por litro.

...................................................................................................................................................57


tiempo en medio tioureado en cuatro diferentes relaciones de masa de carbón por litro.

...................................................................................................................................................57

Figura 23. Recuperación de oro (Kg/m3) de la solución cianurada por medio de carbón

activado.....................................................................................................................................58

Figura 24. Recuperación de oro (Kg/m3) de la solución tioureada por medio de carbón

activado.....................................................................................................................................58

Figura 25. Reactores agitados de Laboratorio de 6L de capacidad ................................66

Figura 26 . Muestreo y Estandarización de las soluciones lixiviadas con cianuro y con

tiourea .......................................................................................................................................66

Figura 27. Muestreo y Estandarización de las soluciones lixiviadas con cianuro y con

tiourea .......................................................................................................................................66

Figura 28. Preparación del Carbón activado previo a la prueba de absorción ..............67

Figura 29. Estandarización con Cianuro de Sodio o Tiourea a la solución Cianurada o

Tioureada .................................................................................................................................67

Figura 30. Estandarización del pH de las soluciones con Cal apagada o Acido Sulfúrico

...................................................................................................................................................67

Figura 31. Toma de muestras para análisis de la pulpa ...................................................68

Figura 32. Adición de Carbón Activado a la pulpa ............................................................68

Figura 33. Medición del pH de las soluciones ....................................................................68

Figura 34. Medición del potencial de la solución lixiviada con Tiourea ...........................69

Figura 35. Lectura de la concentración de oro en la solución ..........................................69

XVII

ÍNDICE DE TABLAS.

Tabla 1.Mecanismos de reacción en la lixiviación de oro con agentes lixiviantes ...........9

Tabla 2. Modelos cinéticos y de isotermas en la adsorción de oro ..................................17

Tabla 3. Características de las soluciones lixiviadas con cianuro de sodio ....................24

Tabla 4. Características de las soluciones lixiviadas con tiourea ....................................25

Tabla 5. Parámetros de estandarización para las SLC .....................................................26

Tabla 6.Parámetros de estandarización para las SLT .......................................................26

Tabla 7. Matriz de pruebas de equilibrio de adsorción para concentraciones de 200 mg/L

de Cianuro de sodio remanente en la solución ...................................................................30

Tabla 8. Matriz de pruebas de equilibrio de adsorción para concentraciones de 6 g/L de

Tiourea remanente en la solución .........................................................................................33

Tabla 9. Matriz de cinéticas de adsorción para concentraciones de 200 mg/L de Cianuro

de sodio remanente en la solución. ......................................................................................36

Tabla 10. Matriz de cinéticas de adsorción para 6g/L de Tiourea remanente en la

solución. ....................................................................................................................................37

Tabla 11. Parámetros operacionales ...................................................................................39

Tabla 12. Matriz experimental de generación de datos cinéticos de adsorción de Au en

medio cianurado. .....................................................................................................................40


medio tioureado. ......................................................................................................................40

Tabla 14. Análisis lineal de datos de adsorción a 400 mg/L de cianuro..........................45

Tabla 15. Análisis lineal de datos de adsorción a 700 mg/L de cianuro ........................45

Tabla 16. Análisis lineal de datos de adsorción a 6 gr/L de tiourea ................................46

Tabla 17. Análisis lineal de datos de adsorción a 12 gr/L de tiourea .............................47


medio cianurado. .....................................................................................................................48


medio tioureado. ......................................................................................................................50

Tabla 20. Resumen de ajuste de datos cinéticos a la ecuación 32 para medio alcalino.

...................................................................................................................................................53

Tabla 21. Resumen de ajuste de datos entre datos simulados y experimentales para

medio alcalino. .........................................................................................................................53

Tabla 22. Resumen de ajuste de datos cinéticos a la ecuación 32 para medio ácido. .54

XVIII


medio ácido. .............................................................................................................................54

Tabla 24. Parámetros de ajuste para el cálculo del coeficiente de transferencia de masa

...................................................................................................................................................54

Tabla 25. Coeficiente de transporte de masa (Kf) en medio cianurado y tioureados

dependientes de la velocidad de agitación ..........................................................................55

1

INTRODUCCIÓN

En el Ecuador la actividad minera se ha venido desarrollando desde tiempos pre-

incaicos, solamente a nivel artesanal y de pequeña minería, como sucede en la

actualidad.

En investigaciones recientes de (Peralta and Vallejo, 2012) la minería incluye fases de

prospección, exploración, explotación, beneficio, fundición, refinación y comercialización

de minerales metálicos y no metálicos.

Un estudio de (Sacher and Acosta, 2012) constata que siete provincias concentran la

mayor parte de los territorios concesionados en el país para actividades mineras

metálicas y no metálicas (el 72,8% de las concesiones).

Así tenemos: Azuay, Loja, Zamora Chinchipe, Guayas, El Oro, Pichincha y Morona

Santiago; mientras que cuatro provincias representan el 66% de la superficie

concesionada (Zamora Chinchipe, Azuay, Loja, Morona-Santiago).

El distrito de Ponce Enríquez se descubrió en el año de 1985, un estudio de (Peralta

and Vallejo, 2012)i afirma que dicho distrito fue explotado por organizaciones de

pequeños mineros que dieron lugar a asentamientos sujetos a normas de hecho

autoimpuestas, al igual que en otros sitios como Sigsig, Tobar Donoso, etc.

Una de las actuales actividades de procesamiento minero correspondiente al cantón

Camilo Ponce Enríquez, provincia del Azuay, en el Sitio “La Fortuna”, es la Planta de

Beneficio de Minerales Auríferos PAZ BORJA, perteneciente a la compañía minera

FRANROMEC Cia. Ltda., la cual presta servicios de alquiler a sociedades mineras

cercanas al sector para la recuperación de oro y plata, aplicando el proceso de

lixiviación, en donde emplean Cianuro de Sodio y Tiourea (en desarrollo de investigación

dentro de un convenio marco entre la UTMACH y FRANROMEC Cia. Ltda.).

(Santamaría et al., 2013) reportan que el proceso de lixiviación con cianuro se ha

empleado con “éxito” desde finales del siglo XIX en la obtención de oro y plata. Pero

debido a sus efectos negativos sobre el medioambiente y a las restricciones

establecidas, se ha investigado nuevas alternativas, que proporcionen excelentes

porcentajes de extracción y una mejor aceptación de las entidades mineras de control

ambiental.

2

Tiourea se presenta como una alternativa al cianuro y no está restringida por los mismos

factores de toxicidad, además se ha reportado que es menos afectada por la presencia

de iones y especies inhibidoras (Carrillo, 2013).

Además tiourea forma cationes complejos con oro y plata por acción del disulfuro de

formamidina, el cual es considerado como el oxidante activo para la disolución de los

metales.

(Mpinga et al., 2014) reportaron los métodos más comunes para la extracción de los

complejos metalo-cianurados de las soluciones de lixiviación incluyen: extracción con

solventes, resina de intercambio iónico, precipitación de zinc-Merrill Crowe y la

adsorción sobre carbón activado.

De los métodos mencionados anteriormente la adsorción sobre carbón activado fue

elegida como la más adecuada y efectiva para la presente investigación.

Por ello esta investigación, propone obtener parámetros físico químicos a partir de

pruebas piloto, los cuales nos servirán evaluar el proceso, determinando cuál de los

iones complejos ya sea dicianuro de oro Au(CN)2- u oro tiourea AuTU2

+, posee una

mayor recuperación en el carbón activado.

3

PROBLEMA CIENTÍFICO.

Necesidad de obtener parámetros físico-químicos del proceso de adsorción de oro a

partir de soluciones lixiviadas con cianuro de sodio y tiourea para evaluar el proceso y

determinar la recuperación de oro sobre el carbón activado en el tiempo en forma de ion

complejo.

HIPÓTESIS.

Obteniendo parámetros físico químicos de los modelos del proceso de adsorción con

carbón activado de los iones complejos dicianuro de oro Au(CN)2- y oro tiourea AuTU2

+

respectivamente mediante pruebas piloto se podrá determinar en cuál de ellos posee

una mayor recuperación sobre el carbón activado.

OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.

Desarrollar un estudio físico químico comparativo del proceso de adsorción con carbón

activado en la recuperación de oro empleando soluciones resultantes de la lixiviación

con cianuro y tiourea respectivamente en la Planta de Beneficio de Minerales Auríferos

Paz Borja, Compañía FRANROMEC, del cantón Camilo Ponce Enríquez, provincia del

Azuay.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Determinar los parámetros de operación que afectan el proceso de adsorción

con carbón activado en la recuperación de oro de las soluciones lixiviadas con

cianuro como con tiourea mediante pruebas piloto.

Obtener gráficas de la velocidad de adsorción e isotermas de equilibrio mediante

el ajuste de los datos experimentales al modelo más adecuado.

Determinar la recuperación de oro en el carbón activado mediante una prueba

comparativa con ambas soluciones en las mismas condiciones operativas de la

Planta de Beneficio de Minerales Auríferos Paz Borja.

4

CAPÍTULO I

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

1.1 MINERÍA EN EL ECUADOR.

En Ecuador existen en total 1.036 propietarios de concesiones mineras (inscritas y

otorgadas) y 2.257 concesiones inscritas, otorgadas o en trámite, 70 que abarcan 1,21

millones de hectáreas; es decir el 4,5 % de la superficie total del país (Sacher and

Acosta, 2012).

Históricamente, luego de la primitiva pero secular explotación de las minas de Zaruma

y Portovelo en el río Amarillo, a principios del siglo XX, el Estado llegó a un acuerdo con

South American Development Company (SADCO), que también creó la Cotopaxi

Exploration Company para explotar el yacimiento de Macuchi.

Tras la salida de SADCO de Portovelo, se creó la Compañía Industrial Minera Asociada

(CIMA), que trabajo hasta los años 70 del Siglo XX, dejando la explotación en manos de

mineros artesanales y pequeños mineros. Ya en los años 80, se redescubrió Nambija y

se conocieron los yacimientos de Ponce Enríquez y Cerro Pelado (Bravo, 2013).

En la actualidad las provincias que concentran el mayor potencial minero del país, la

proporción del territorio concesionado es mucho mayor: en Azuay es el 25% (193.569

hectáreas), mientras que en Zamora Chinchipe, el 26,8% del territorio está

concesionado (282.998 hectáreas) (Sacher and Acosta, 2012).

1.2 COMPAÑÍA MINERA FRANROMEC.

La Compañía Minera Franco Romero & Castro “FRANROMEC Cia. Ltda.” se localiza al

Sur Occidente de la Provincia del Azuay, está ubicada en el sitio “La Fortuna”, parroquia

Camilo Ponce Enríquez, cantón Camilo Ponce Enríquez., a unos 700 m.s.n.m, limita al

norte con los cantones Naranjal y Cuenca, al sur con la parroquia Tendales del cantón

El Guabo, al Este los cantones, Cuenca, Santa Isabel y Pucará; y, al Oeste con las

parroquias de Tenguel y Balao. Tiene una extensión de 639 Km2.

5

Figura 1. Ubicación geográfica de la Planta de Beneficio de Minerales Auríferos Paz

Borja, Compañía Minera FRANROMEC Cia. Ltda.

Fuente: Google Earth

En la empresa se practican diversas actividades para la recuperación del metal rico (oro

y plata), basados en procesos tales como: molienda para la recuperación del llamado

oro grueso, procesos de gravimetría, de concentración (flotación), de disolución

(lixiviación con Cianuro y Tiourea como desarrollo de investigación).

1.2.1 Datos Generales.

Nombre de la compañía minera: Compañía Minera FRANROMEC.

Nombre o razón social de la planta de beneficio: Planta de Beneficio de Minerales

Auríferos Paz Borja.

Nombre o razón social del titular: FRANROMEC Cía. Ltda.

Registro único de contribuyentes (ruc): 0791745004001.

Coordenadas: UTM DATUM WGS84 651.517E; 9.665.996N

Representantes Legales: Ing. Luis Castro Salcedo; Sr. Telmo Romero y el Sr.

Ruperto Franco.

6

Figura 2. Vista de ingreso de la Planta de Beneficio de Minerales Auríferos Paz Borja,

Compañía Minera FRANROMEC Cía. Ltda.

Fuente: SALAZAR, 2016

1.2.2 Breve descripción del funcionamiento de la Planta de Beneficio de Minerales

Auríferos Paz Borja

En el cantón Camilo Ponce Enríquez, la Planta de Beneficio de Minerales Auríferos Paz

Borja perteneciente a la Compañía Minera Franco Romero & Castro “FRANROMEC Cia.

Ltda” procesa mineral aurífero como: cuarzo, mineral sulfurado, mineral oxidados,

mineral combinado (cuarzo & sulfuros), procedentes de diferentes sociedades mineras.

Dicha Planta de Beneficio posee equipos de conminución: dos trituradoras de

mandíbulas y cuatro molinos de ruedas (chilenos), para la reducción de tamaño de

partículas, dichos molinos son alimentados manualmente por los trabajadores de

manera continua, el mineral molido tiene que cumplir con una granulometría de malla

Tyler No. 60 para continuar con el proceso.

Luego el mineral sale por unos canalones en donde el oro grueso se retiene en bayetas

(alfombras) y el oro fino se dirige a unas piscinas de sedimentación o clarificación. Las

bayetas son lavadas y el oro grueso es alimentado a los molinos de barras, donde se

adiciona mercurio para formar una amalgama, la cual luego es fundida en una retorta.

El mineral fino que se acumula en las piscinas, donde se regula el porcentaje de sólidos,

para luego pasar a los tanques de agitación discontinuos. Los operarios realizan el

control de parámetros tomando muestras de tanques de agitación discontinuos como:

densidad de la pulpa, % de sólidos, pH, concentración de Cianuro de Sodio.

El ajuste de pH se realiza con cal apagada Ca(OH)2, el pH de operación es de 10.5 a

11. La concentración de Cianuro libre en la solución debe ser entre 150 a 300 ppm. El

proceso dura entre 6 a 7 horas dependiendo de la naturaleza del mineral. Luego de

7

cumplir el tiempo especificado anteriormente se agrega carbón activado a la pulpa en

agitación.

El tiempo de adsorción es de alrededor de 14 horas a 20 horas según la calidad del

carbón, se realizan controles de la concentración de oro en la solución para posterior

realizar la cosecha del mismo. Las arenas o relaves de cianuración son enviados a

piscinas de cianuración donde su destino final es el proceso de flotación, en cambio la

solución barren es recirculada al proceso.

1.3 HIDROMETALURGIA.

La principal etapa en el procesamiento hidrometalúrgico consiste en la lixiviación, siendo

el paso inicial en un proceso de recuperación. Esta se produce en medio ácido o alcalino

para disolver oro y plata contenidos en los minerales. Las soluciones obtenidas se

someten a operaciones de separación y purificación tales como precipitación de

impurezas, extracción con disolventes, adsorción e intercambio iónico para aislar y

concentrar los metales de interés (Syed, 2012).

1.3.1 Cianuro de sodio como agente lixiviante

La lixiviación de oro y plata con cianuro de sodio ha sido practicada por alrededor de un

siglo debido a su simplicidad y eficiencia (Cheng et al., 2013; Gurung et al., 2013). El

mayor motivo de su aceptación incluye mayor estabilidad química, menor costo y mejor

afinidad química frente a otros lixiviantes (Zhang et al., 2014) y que su proceso de

recuperación mediante carbón activado ha sido el método más estudiado (Ofori-

Sarpong and Osseo-Asare, 2013)

(Xie et al., 2013; Sayiner and Acarkan, 2014) reportan que Elsner en 1846 estableció

por primera vez la reacción para la disolución de oro en solución de cianuro de sodio,

siendo esta:

4Au + 8KCN + O2 + 2H2O = 4KAu(CN)2 + 4KOH Ec.1

(Karimi et al., 2011) identifica que la cianuración es afectada por varios parámetros

influyentes, entre ellos la disponibilidad de oxígeno en la interfase sólido-líquido, el pH,

el potencial Eh de la suspensión sólido - disolvente, la presencia de iones distintos del

CN- en solución, la concentración de cianuro, y el tamaño de partícula de mineral.

De acuerdo con (Cheng et al., 2013; Zhang et al., 2014) una desventaja de la cianuración

corresponde a pobre recuperación de oro cuando se lleva a cabo en minerales

8

complejos, tales como los que contienen azufre, arsénico, cobre, plomo, zinc,

manganeso, telururo y minerales carbonosos.

1.3.2 Agentes lixiviantes alternativos. Tiourea

Debido al aumento de las restricciones medio ambientales para prohibir o limitar el uso

de cianuro, ha crecido el interés hacia lixiviantes alternativos no cianurados tales como

halógenos, tiourea-tiocianato (Yang et al., 2011) tiosulfato (Yu et al., 2015), tiourea, etc

(Gurung et al., 2013). Este interés surge de las preocupaciones relativas su toxicidad y

falta de eficacia en la lixiviación de minerales carbonosos o complejos (Navarro et al.,

2007).

La tiourea se presenta como una gran alternativa al cianuro, las investigaciones de

(Gönen et al., 2007) enuncia que la lixiviación con tiourea, tiene algunas ventajas, tales

como bajo impacto ambiental, manejo más fácil, mayor selectividad hacia el oro.

Además en un estudio de añade que esta posee una toxicidad mucho menor y una

cinética más rápida de las reacciones iniciales de lixiviación de oro con un oxidante

adecuado como el sulfato férrico, el cual ha demostrado ser el más eficaz (Li and Miller,

2006).

A pesar de aquello la extracción de oro con tiourea parece poco probable debido a su

posible carácter cancerígeno (Zhang et al., 2014).

Además la tiourea tiene una serie de desventajas, (Gönen et al., 2007) mencionan que

son el resultado de su fácil degradación y pasivación de la superficie del mineral debido

al azufre elemental formado o la adsorción de regreso (readsorción) de oro disuelto a

los residuos de lixiviación.

1.3.3 Mecanismo de reacción de la Tiourea

La tiourea disuelve el oro en condiciones ácidas, operando en un pH entre 1 y 2, aquello

permite usar sulfato férrico como agente oxidante, permitiendo la formación de un

complejo catiónico (Yang et al., 2011). La reacción anódica para la disolución de oro en

medio ácido sigue la ecuación propuesta por (Syed, 2012):

Au + 2SC(NH2)2 = Au(SC(NH2)2)2+ + e- Ec.2

(Li and Miller, 2006; Cheng et al., 2013) mencionan otros oxidantes tales como: peróxido

de sodio, peróxido de hidrógeno, ión férrico, el oxígeno (oxígeno puro o aire), ozono,

dióxido de manganeso, manganato, bromo, iodo, dicromato, entre otros.

Las investigaciones han demostrado que el ion férrico es el más eficaz y que la velocidad

de disolución de oro en solución es mayor que en otros oxidantes.

9

(Gönen et al., 2007)ii reportan que parte de tiourea (TU, H2N-CS-NH2) debe ser

convertida a formamidina disulfuro (FDS, H2N-CNH-S-S-CNH-NH2) para convertir el oro

contenido en el mineral a ion complejo catiónico Au(TU)2+ en medio ácido (Yang et al.,

2010) mediante el uso de sustancias fuertes oxidantes tales como Fe2(SO4)3 y H2O2.

En la siguiente reacción se puede expresar lo mencionado anteriormente:

2TU + 2Fe+3 = FDS + 2Fe+2 + 2H+ Ec. 3

FDS forma iones Au(TU)2+ mediante la reacción con oro contenido en los minerales en

el medio conteniendo exceso de tiourea.

FDS + 2TU + 2Au + 2H+ = 2Au(TU)2+ Ec. 4

La ecuación total de reacción de disolución es obtenida mediante la suma de las dos

ecuaciones de arriba en paralelo.

Au + 2TU + Fe+3 = Au(TU)2 + + Fe+2 Ec. 5

En la Tabla 1 podemos resumir los mecanismos de reacción que se producen tanto para

el uso del cianuro de potasio como para la tiourea.

Tabla 1.Mecanismos de reacción en la lixiviación de oro con agentes lixiviantes

AGENTE LIXIVIANTE MECANISMO DE REACCIÓN

CIANURO DE SODIO 4Au + 8KCN + O2 + 2H2O = 4KAu(CN)2 + 4KOH

TIOUREA Au + 2SC(NH2)2 = Au(SC(NH2)2)2+ + e-

2TU + 2Fe+3 = FDS + 2Fe+2 + 2H+

FDS + 2TU + 2Au + 2H+ = 2Au(TU)2+

Au + 2TU + Fe+3 = Au(TU)2 + + Fe+2


1.4 RECUPERACIÓN DE ORO DE SOLUCIONES LIXIVIADAS.

1.4.1 Adsorción con carbón activado.

La recuperación de metal por adsorción sobre carbón activado ha sido el proceso

dominante para la extracción de oro después de la lixiviación con cianuro en mezclas

alcalinas aireadas (Mpinga et al., 2014).

10

En la actualidad existen dos tecnologías basadas en el carbón activado que son

ampliamente usados en la recuperación del oro, el primer proceso es el carbón en pulpa

(CIP) y el segundo proceso es carbón en lixiviación (CIL). El carbón en pulpa CIP es

una tecnología sencilla y permite altas recuperaciones de oro en el carbón activado

(Salarirad and Behnamfard, 2011). Por aquella razón en la investigación se utilizó dicha

tecnología adaptándola a un proceso discontinuo.

El proceso CIP opera cuando se añade carbón activado de tamaño de 1-3 mm a la pulpa

(sólido y líquido) después de la finalización de proceso de lixiviación largo plazo (Gönen

et al., 2007). Por consiguiente el contenido de oro de la fase líquida es adsorbido en las

superficies de carbón activado poroso.

En la Figura 3 podemos observar un diagrama propuesto por (Xie et al., 2013) en donde

se desarrolla la tecnología CIP.

Figura 3. Diagrama de flujo esquemático para los procesos CIP y CIL

Fuente: (Xie et al., 2013)

En su totalidad las plantas CIP y CIL operan bajo condiciones en las que la cantidad de

oro cargado en el carbón en cada etapa está siempre lejos del equilibrio, es decir se

basa en la cinética de la adsorción, de ahí su eficacia. Las pruebas de laboratorio

demuestran que la velocidad de carga es inicialmente de primer orden con respecto a

la concentración de oro en la solución, y es controlada por difusión de película en la fase

líquida (Fleming et al., 2011). Dando a entender que esta condición es válida en las

primeras etapas del proceso de adsorción.

Carbón estéril

Carbón cargado

11

Según (Sayiner, 2014) la tecnología de Carbón en Pulpa está diseñado como se

muestra en la Figura 4.

Figura 4. Unidad de adsorción de carbón en pulpa (CIP)

Fuente: (Sayiner, 2014)

Los principales factores que influyen en la transferencia de masa en la interfase sólido-

líquido, en función de ciertos criterios adimensionales lo establece el criterio de

Sherwood (Muñoz and Pazmiño, 2007).

Un estudio de (Ofori-Sarpong and Osseo-Asare, 2013) indica que los diferentes

reactivos complejantes presentan diferencias en sus interacciones con el carbón

activado. El complejo Oro Tiourea es catiónico con una carga +1, mientras que el cianuro

y el tiosulfato son aniónicos pero con cargas de -1 y -3, respectivamente.

La capacidad del carbón activado para adsorber los tres complejos de oro más

conocidos, está en el orden de Au (CN)2- > Au (CS (NH2)2)2+ > Au (S2O3)23-.

Para el caso de la adsorción de Au sobre el carbón activado (Poinern et al., 2011)

proponen tres mecanismos de difusión dependientes de la velocidad, basados en el

tiempo de contacto y la carga de oro.

Estos mecanismos son: difusión de película (transporte de masa), difusión de poros, y

la difusión superficial.

12

1.4.2 Adsorción del ion complejo Dicianuro de Oro Au (CN)2-.

Las investigaciones de (Deventer and Rensburg, 1987; Navarro and Vargas, 2010) han

encontrado que el complejo dicianuro de oro se adsorbe sin ningún cambio químico

sobre la estructura microporosa del carbón activado como un par iónico del tipo Mn+

Au(CN)2-. Donde Mn+ representa un tipo de cationes como Na+, K+, Mg2+ o Ca+2 en el

medio de adsorción que incrementan la adsorción de oro en el carbón.

(Sayiner, 2014) indica que el fenómeno de adsorción de oro en medio alcalino puede

ser definido por la reacción:

2Au0 + Ca+2 +4CN- + H2O + ½O2 = Ca[Au(CN)2]2 + 2OH- Ec.6

De acuerdo con la ecuación anterior el ion complejo Ca[Au(CN)2]2 es formado y se

adsorbe en el carbón activado. El calcio está presente por la adición de cal en la pulpa

para regular el pH a 10 o superior.

El proceso de la adsorción de oro en los sitios activos de carbón activado es descrito

por (Ibragimova et al., 2013), el mismo conlleva una serie de etapas como: transferencia

de los iones [Au(CN)2]- del seno de la solución a través del límite de película de la

solución libre de oro que rodea a la partícula de carbón activado; la transferencia de un

catión y un anión [Au(CN)2]- de la superficie de carbón activado desde la boca del poro

dentro de la partícula adsorbente; adsorción de oro que contenido en la partícula de los

sitios activos del sorbente; y transferencia de las partículas de oro complejas adsorbidas

a lo largo de los poros de las paredes dentro de la partícula de carbón activado.

De acuerdo con los estudios de (Navarro and Vargas, 2010; Poinern et al., 2011) la

velocidad inicial de adsorción de dicianuro de oro es rápida y es controlada por el

transporte de masa en la película de líquido que rodea a las partículas de carbón.

Por lo tanto la adsorción ocurre en los sitios más accesibles, es decir en los macroporos

y posiblemente en los mesoporos.

(Poinern et al., 2011) reporta que con el tiempo la tasa de difusión disminuye a medida

que el equilibrio se acerca. Un pseudo - equilibrio se establece en donde la adsorción

debe tener lugar en los microporos.

Los estudios de (Van Deventer, 1986) confirman que hay una fase inicial rápida de

adsorción del complejo dicianuro de oro seguido de una lenta aproximación al equilibrio.

Además se atribuyó este comportamiento a la estructura de macroporos - microporos

del carbón.

13

1.4.3 Adsorción del ion complejo Oro Tiourea (AuTU2+)

El oro es adsorbido a partir de soluciones ácidas tiourea sobre carbón activado. La carga

de equilibrio de oro disminuye con el aumento de la concentración de tiourea, pH y

temperatura (Syed, 2012).

La investigación de (Zhang et al., 2004) En cambio, la velocidad aumenta con el

incremento de la concentración inicial de oro, la agitación y la temperatura, pero no se

ve afectada en gran medida por la concentración de tiourea o la presencia de Fe2+.

Pero se reduce en gran medida por la presencia de Cu2+, presumiblemente debido a la

adsorción competitiva.

La velocidad de adsorción de oro en la etapa inicial, en términos de la disminución de la

concentración de oro en la solución, bien puede ser descrita con una cinética de primer

orden. El oro es normalmente adsorbido en carbón activado como complejo oro tiourea.

Sin embargo (Syed, 2012) menciona la descomposición parcial del ion complejo a oro

metálico en ciertas condiciones.

1.4.4 Modelos Cinéticos y de Equilibrio

Los modelos más utilizados para la adsorción del oro sobre carbón se basan en la

transferencia de masa de difusión de película entre el fluido y la superficie del carbón.

La adsorción es dependiente del gradiente entre el oro en líquido y la concentración de

equilibrio de oro sobre carbón (Wadnerkar et al., 2015).

- Modelos de Equilibrio

Para efecto de modelar la adsorción, varios modelos isotérmicos tales como el modelo

Kn, la isoterma lineal, isoterma de Freundlich, isoterma de Langmuir y el modelo de

Dixon están disponibles.

Fleming k,n model

El modelo de Fleming k, n es el primer modelo de adsorción de carbón definido por la

ecuación:

log(𝑄𝑛−1− 𝑄𝑛)

𝐶= log 𝐾 + 𝑛 log 𝑡𝑐 Ec. (7)

En esta ecuación anterior k y n son los parámetros del modelo, k es la constante de

velocidad en 1/horas; y n es un parámetro del modelo, es adimensional; Qn-1 es la

cantidad de oro en el carbón activado en mg/g; Qn es la cantidad de oro en la solución

en un determinado tiempo en mg/L; C es la concentración de oro en el equilibrio (mg/L);

tc es el tiempo en s, (Sayiner, 2014).

14

Nicol-Fleming model

Este modelo incluye una constante de equilibrio como K como una diferencia del modelo

k, n. El modelo Nicol-Fleming puede ser descrito como sigue:

𝑅 = 𝑘(𝐾𝐶 − 𝑄) Ec. (8)

Donde K es la constante de equilibrio, k puede ser definida como constante de

velocidad, ambas son adimensionales; C es la concentración de oro en el equilibrio en

mg/L; Q es la concentración de oro a un tiempo determinado en mg/L (Sayiner, 2014).

Acorde a (Fleming et al., 2011) en el modelo de Nicol-Fleming asume que la velocidad

de adsorción del dicianuro de oro de la fase líquida, a través de la película de líquido en

reposo en el límite entre el carbón y las fases de la solución, y en los poros de las

partículas de carbón puede ser descrito por un único pseudo coeficiente de transferencia

de masa.

Modelo de difusión de película con Isoterma de Langmuir y con Isoterma de

Freundlich (modelo de Johns)

Para los procesos de adsorción sólido/líquido, dos expresiones de isotermas son bien

conocidas. Una de ellas es la isoterma de Langmuir

𝜃 =𝑄

𝑄𝑚= 𝐾𝐶/(1 + 𝐾𝐶) Ec. (9)

Donde ϴ es la fracción de la cobertura de la superficie, Q la cantidad de adsorción o la

carga de equilibrio mmol/g, Qm la carga máxima en mmol/g, C la concentración de

equilibrio del adsorbato en solución en mL/g y K la constante de equilibrio de adsorción

en L/mmol.

La ecuación anterior puede ser reorganizada para dar:

𝐶

𝑄=

1

𝑄𝑚 𝐾+

𝐶

𝑄𝑚 Ec. (10)

lo cual indica una relación lineal entre C/Q y C (Zalupski et al., 2014).

Otra expresión es la isoterma de Freundlich la cual es la siguiente:

Q =bCn Ec. (11)

15

donde b y n ( 0 < n < 1 ) son constantes empíricas. En este caso, se espera una relación

lineal entre lnQ y lnC. (Zhang et al., 2004).

Q es la carga de oro en las partículas de carbón en mg/g; C es la concentración de oro

en la interfase en mg/L; b y n son constantes, b viene dado en m3/kg.

Figura 5. Típica isoterma de adsorción de AuTU2+ en carbón activado. El literal a

muestra la adsorción en un amplio rango de concentración. El literal b sugiere un ajuste

al modelo de Langmuir.

Fuente: (Zhang et al., 2004)

La isoterma de Freundlich asume que el oro y la plata se adsorben de forma

independiente y no se produce interacción o conflicto con cargas típicas.

Además se asume que la adsorción y desorción puede ocurrir en el circuito siempre que

el carbón posea un adecuado tiempo de residencia en el tanque (Stewart, 2012)

Dixon model

El modelo de Dixon puede ser definido como:

𝑅 = 𝑘1𝐶(𝐾 − 𝑄) − 𝑘2𝑄 Ec. (12)

En la ecuación anterior k1 es la constante de velocidad para adsorción de oro y k2 es

definida como la constante de velocidad para la desorción de oro. Donde Q es la

cantidad de adsorción o la carga de equilibrio mmol/g;

Por lo tanto este modelo toma en cuenta la existencia de ambos fenómenos adsorción

y desorción al mismo tiempo. K es la constante de equilibrio (Sayiner, 2014).

16

- Modelos cinéticos

El modelamiento de la cinética de adsorción de especies complejas de oro en carbón

activado, involucra dos aproximaciones: análisis de partícula sólida y porosa. La primera

está basada en la descripción de la velocidad global del proceso de adsorción y la

segunda está basada en una descripción detallada de los mecanismos de difusión que

ocurren en las inmediaciones de las partículas de carbón.

Tres modelos cinéticos se proponen con el fin de modelar la adsorción:

kn model

Fue uno de los primeros modelos desarrollados para describir la velocidad de adsorción

de oro en carbón activado. Desarrollado por Fleming y colaboradores en 1980 y se

expresa así:

n

ss txkyy 0 Ec. (13)

Donde y es la concentración de oro en el carbón [mg/kg] después del periodo de

adsorción t [h], 0y es la concentración inicial de oro en carbón [mg/kg], ssx es la

concentración de estado estacionario de oro en solución [ppm], k y n son parámetros

del modelo.

Modelo de Dixon

Desarrollado por Dixon, Cho y Pitt en 1978 y está dado por:

ykyyxkR dea Ec. (14)

Donde R es la velocidad de adsorción de oro por unidad de masa de carbón [mg/kg/h],

x e y son el oro cargado en el carbón [mg/kg] y la concentración del oro en solución

[ppm], respectivamente. ey es el oro cargado en condición de equilibrio [mg/kg] y ak ,

dk son las constantes de velocidad de adsorción y desorción.

Transferencia de masa ocasionada por difusión

Los modelos basados en la transferencia de masa por difusión en película entre el bulk

de fluido y la superficie del carbón está dada por:

eCf xxAkR Ec. (15)

17

Donde CA es el área superficial por unidad de masa [m2/kg], fk coeficiente de

transferencia de masa en el film [kg solución/m2/h], y ex es la concentración de la

solución [ppm].

En la Tabla 2 se puede observar una lista de modelos de isotermas de adsorción que

pueden ser usadas para modelar procesos.

Tabla 2. Modelos cinéticos y de isotermas en la adsorción de oro

Modelos cinéticos y de isotermas en la adsorción de oro

Cinética de Adsorción Ecuación

Kn Model n

ss txkyy 0

Dixon ykyyxkR dea

Transferencia de masa por difusión eCf xxAkR

Isoterma de Adsorción Ecuación

k,n Model log(𝑄𝑛−1 − 𝑄𝑛)

𝐶= log 𝐾 + 𝑛 log 𝑡𝑐

Nicol-Fleming model 𝑅 = 𝑘(𝐾𝐶 − 𝑄)

Langmuir 𝐶

𝑄=

1

𝑄𝑚 𝐾+

𝐶

𝑄𝑚

Freundlich Q =bCn

Dixon 𝑅 = 𝑘1𝐶(𝐾 − 𝑄) − 𝑘2𝑄


1.4.5 Factores que intervienen en la adsorción del complejo oro cianuro.

La literatura sugiere que la adsorción de iones del tipo M(CN)2- en el carbón activado

puede estar afectada por factores tales como: la actividad del carbón activado, el equipo

de adsorción y los componentes de transmisión como el oxígeno, electrolitos, pH y la

concentración de cianuro (Snyders et al., 2014).

Con respecto al cianuro presente en la solución, el mismo reacciona con los grupos

funcionales en la superficie del carbón y pasiva la superficie del mismo para la

adsorción. El grado de pasivación es determinado por la concentración de cianuro y la

temperatura.

(Mpinga et al., 2014; Sayiner and Acarkan, 2014) señalan que la adsorción selectiva de

dicianuro de oro en el carbón activado es afectada significativamente por impurezas en

el licor de lixiviación como son: cobre, níquel, plata, zinc, tiocianato y hierro, las cuales

18

son inevitables en la cianuración, debido a que están presentes en la calcopirita, pirita y

pirrotita que a menudo se asocian con minerales que contienen metales preciosos. La

disolución de cobre produce un efecto perjudicial sobre la eficiencia y economía del

proceso debido al alto consumo de cianuro, la reducción de la velocidad de lixiviación

de oro y pobres recuperaciones de oro (Dai et al., 2010).

Además (Souza et al., 2014) recalca que una alta concentración de cobre puede causar

efectos adversos en la adsorción de oro en el carbón, debido a que los cianocomplejos

de cobre han sido identificados como importantes competidores por los sitios activos del

carbón.

Los estudios de (Navarro and Vargas, 2010) nos indican que la adsorción de oro puede

ser afectado por los siguientes factores:

— La capacidad de carga del carbón activado aumenta con el incremento de la

concentración de cationes, en el siguiente orden: Ca+2 > Mg+2 > H+ > Li+ > Na+ > K+ pero,

disminuye con el aumento de la concentración de aniones: CN– > S–2 > SCN– > SO2–3 >

OH– > Cl– > NO–3.

— Cationes como Ca+2, Mg+2 y Na+ son adsorbidos en presencia de Au (CN)2-, no así

en ausencia de este ion. Sin embargo, la concentración de cationes en el carbón es baja

para un mecanismo de adsorción de par iónico.

— La adsorción de Au (CN)2- disminuye con el incremento del pH.

— La oxidación de grupos funcionales superficiales del carbón con cloro o ácido nítrico,

produce una disminución en la capacidad de carga de Au (CN)2-.

— La capacidad de carga del carbón aumenta con soluciones aireadas u oxigenadas.

1.4.6 Factores que intervienen en la adsorción del complejo oro tiourea

La velocidad de adsorción de oro en la fase inicial, en cuanto a la disminución de la

concentración de oro en solución, se puede describir con una cinética de primer orden.

La carga de oro en el equilibrio disminuye al aumentar la concentración de tiourea, pH

y temperatura. En cambio, la velocidad se acrecienta con el aumento de la

concentración inicial de oro, la agitación y la temperatura, pero no se ve afectada en

gran medida por la concentración de tiourea o la presencia de Fe2+, no así los iones Ag+

y Cu2+ los cuales reducen claramente la velocidad ya que se presume una gran

competencia por los sitios de la superficie (Syed, 2012).

19

La adsorción del complejo oro tiourea es afectado por muchos factores que afectan la

velocidad de adsorción, es así que en la literatura se pueden encontrar a los más

importantes a estos:

- pH

La tiourea podría ser descompuesta fácilmente a valores de pH altos, el Fe3+ usado

como agente oxidante puede ser precipitado como Fe(OH)3 por hidrólisis a valores de

pH superiores a 3-3.5, aquello es manifestado por (Gönen et al., 2007).

Como puede verse en la Figura 5, la carga de oro disminuye con el aumento de pH,

aquello indica que el H+ está afectando a la solución o la superficie de carbón de alguna

manera (Zhang et al., 2004).

La descomposición de AuTU2+ adsorbido se produce a valores de pH cada vez mayores,

como se muestra en los puntos de datos muy por encima de las cargas de saturación

esperados (líneas discontinuas).

Figura 6. Influencia del pH sobre la adsorción de oro tiourea AuTU2+ en carbón activado

a partir de soluciones que contienen 0,01 M Tiourea a 25 oC.


- Temperatura

La temperatura es un factor importante en el proceso de carbón activado, está en

relación con el despojo del oro en el proceso de elución; la lixiviación y la adsorción

pueden ocurrir a temperatura ambiente (Snyders et al., 2014).

A temperaturas elevadas, el AuTU2+ adsorbido en el carbón es menos estable y se

produce su descomposición para formar oro metálico (Zhang et al., 2004).

20

Figura 7. Efecto de la temperatura en la adsorción de oro tiourea AuTU2+ en el carbón

activado de soluciones que contuvieron 0.01 M de Tiourea a pH 2.0


- Iones interferentes

Muchos iones metálicos pueden estar presentes en la solución de lixiviación debido a

la composición del mineral lixiviado, esto puede influenciar en el equilibrio de la

adsorción de oro tiourea AuTU2+. Según (Zhang et al., 2004) los iones más importantes

a considerar son Fe3+, Fe2+ y Cu2+.

La Figura 8 muestra el efecto de estos iones a concentraciones relativamente bajas. Se

puede notar que a una concentración de 50-700 mg/lt de Fe2+ o Fe3+ no cambia

significativamente la carga de equilibrio de oro.

Sin embargo, la adición de 50 mg/L Cu+2 reduce la carga de oro por más de la mitad.

Figura 8. Efecto de algunos iones metálicos en el equilibrio de adsorción de oro tiourea

AuTU2+ en el carbón activado de 0,01 M de concentración de Tiourea a 25 0C. El pH fue

de 2,0 excepto la solución con Fe3+.


21

- Concentración de Tiourea en la solución

La literatura nos indica que a medida que haya un aumento en la concentración del

lixiviante (tiourea) las isotermas muestran progresivamente una carga inferior oro. El

efecto puede ser atribuido por la adsorción competitiva de la TU en el carbón (Zhang et

al., 2004).

La figura 9 muestra las isotermas de adsorción de oro obtenidos usando diversas

concentraciones iniciales de TU. Se puede observar que la concentración de TU cambia

de 0,001 a 0,5 M.

Figura 9. Influencia de la concentración de Tiourea en el equilibrio de adsorción de oro

tiourea AuTU2+ en el carbón activado a pH 2,0 y 25 0C.


22

CAPÍTULO II

MATERIALES Y MÉTODOS.

2.1 LOCALIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN.

El presente trabajo de investigación se realizó en la Planta de Beneficio de Minerales

Auríferos Paz Borja perteneciente a la Compañía Minera Franco Romero & Castro

“FRANROMEC Cia. Ltda.” mediante un convenio marco firmado entre la Universidad

Técnica de Machala y FRANROMEC.

Además se contó con el apoyo de la Unidad Académica de Ciencias Químicas y de la

Salud y de sus respectivos laboratorios, en donde se desarrolló parte de la metodología

y de donde se facilitó reactivos.

Las soluciones lixiviadas para el desarrollo de la investigación, los equipos piloto e

instrumentos necesarios, así como el apoyo financiero fueron suministrados por la

Compañía Minera Franco Romero & Castro “FRANROMEC Cia. Ltda.”.

2.2 UNIVERSO Y MUESTRA.

Se recolectaran soluciones lixiviadas con cianuro de sodio (SLC) y soluciones lixiviadas

con tiourea (SLT) provenientes del pruebas piloto desarrollados en Planta de Beneficio

de Minerales Auríferos Paz Borja perteneciente a la Compañía Minera Franco Romero

& Castro “FRANROMEC Cia. Ltda.”

2.3 MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS UTILIZADOS.

2.3.1 Materiales.

Agitador manual.

Balones volumétricos (10 ml; 100 ml; 1000 ml).

Bureta volumétrica (50 ml).

Erlenmeyer (250 ml).

Probetas (50 ml).

Vasos de precipitación (50 ml; 100 ml; 250 ml).

Frascos de plástico para muestras (100 ml de capacidad).

Papel filtro Whatman 595 diámetro 110 mm.

Pipeta graduada (10 ml).

Pipeta aforada (10 ml).

Soporte universal.

Frascos goteros.

Espátula.

Mallas US SIEVE: No. 10, 12, 14, 20

Embudos de plástico.

Electrodo de platino.

23

Electrodo de calomelano.

Electrodo de Ag/AgCl.

Reactores de agitación de diferentes velocidades de agitación y de 6 litros de capacidad.

Casco protector.

Guantes, Mascarilla para gases.

2.3.2 Equipos.

Balanza analítica marca AND HR 2021.

Espectrofotómetro de absorción atómica (AAnalyst 200, marca Perkin Elmer).

pH-metro marca Mettler Toledo

Multímetro marca FLUKE.

2.3.3 Reactivos.

Ácido Sulfúrico (H2SO4) grado analítico 95-97% marca EMSURE.

Agua destilada.

Tiourea grado comercial (98%).

Yodato de sodio (NaIO3) Q.P. marca J.T. BAKER.

Almidón Q.P. marca PANREAC.

Cal apagada Ca(OH)2

Cianuro de sodio (NaCN) comercial 98%

Nitrato de plata Q.P (AgNO3).

Yoduro de potasio (KI).

Hidróxido de sodio (NaOH).

Peróxido de hidrogeno 50% (H2O2).

Carbón Activado Tipo: Calgon DG-11 6X12

2.4 MÉTODOS.

2.4.1 Tipo de investigación.

El tipo de investigación que se desarrolló, es el método descriptivo experimental, ya que

se manipularan variables independientes como la cantidad de carbón añadida,

concentración de Cianuro y Tiourea, velocidad de agitación, concentración de los

complejos dicianuro de oro y oro tiourea, tiempo de adsorción, área específica de

carbón, temperatura; que se utilizará para una adecuada adsorción de complejo

dicianuro de oro y oro tiourea en el carbón activado; y dependientes como velocidad

de adsorción, isoterma de adsorción, rendimiento de adsorción de los cuales se

obtendrán parámetros físico químicos.

Debemos tener en cuenta que la interferencia de iones metálicos (cianicidas) no se

considera como una de las variables o parámetros de operación, además las

concentraciones de dichos iones interferentes como: Cu+2, Fe+2, Fe+3 no afecta

significativamente.

24

2.5 DESARROLLO EXPERIMENTAL.

2.5.1 Naturaleza de las soluciones obtenidas por lixiviación empleadas en la

investigación.

Las soluciones a emplear para las pruebas de adsorción fueron obtenidas a partir de la

lixiviación de concentrado aurífero el cual fue obtenido por flotación de mineral

proveniente de la sociedad minera Jesús del Gran Poder.

Antes de realizar la lixiviación, el concentrado aurífero fue sometido a una serie de

lavados y limpieza de la superficie del mineral con CaClO3 y el pH de la solución fue

regulado con cal apagada. Antes de proceder a la lixiviación ya sea con cianuro de sodio

o con tiourea se determinó los parámetros operacionales.

Luego se estandarizó las soluciones considerando dichos parámetros de lixiviación

según sea el caso.

En la lixiviación con cianuro de sodio se reguló el pH de la pulpa con cal apagada,

además se utilizó oxígeno como oxidante.

En cambio para lixiviar con tiourea se reguló el pH con H2SO4, además se empleó H2O2

como oxidante, el control del potencial de la solución se lo realizó por medio de un

multímetro conectado a electrodos de platino y plata/cloruro de plata.

Ambas lixiviaciones fueron llevadas a cabo durante 4 horas a temperatura ambiente

(200C), las soluciones obtenidas poseen las siguientes características las cuales se

exponen en las tablas 3 y 4 a continuación:

Tabla 3. Características de las soluciones lixiviadas con cianuro de sodio

Característica Valor Unidad

Volumen de solución: 200 L

Densidad de pulpa: 1,192 g/cc

% Sólidos: 21.05 -

Gravedad Específica mineral: 4,34

-

Concentración NaCN: 438 mg/L

pH: 10.6 -

Concentración Au: 5 mg/L

Concentración Ag: 0,84 mg/L

Concentración Cu+2: 15 mg/L

Concentración Fe+2: 11 mg/L


Tiempo de lixiviación: 4 Horas


25

Tabla 4. Características de las soluciones lixiviadas con tiourea


Se obtuvieron aproximadamente 400 litros de soluciones lixiviadas, 200 litros eran

soluciones lixiviadas con cianuro de sodio y los otros 200 litros eran lixiviados con

tiourea.

Esta investigación se realizó usando soluciones lixiviadas con cianuro de sodio y tiourea,

es decir se trabajó en condiciones reales de operación en planta, considerando los

parámetros de operación que gobiernan el proceso de adsorción. No se empleó

soluciones sintéticas como se realiza a nivel de laboratorio.

Los parámetros de operación considerados en dicha investigación se han tomado a

partir de información de la Planta de Beneficio Paz Borja y de la investigación de

(Guerrero, 2015). Además hemos considerado otros autores como: (Zhang et al., 2004,

2014; Poinern et al., 2011; Carrillo, 2013; Sayiner, 2014).

2.7.2 Muestreo y estandarización de las soluciones provenientes de la

lixiviación.

El muestreo de las SLC y SLT se llevó a cabo en la Planta de Beneficio de Minerales

Auríferos “Paz Borja” de la Compañía Minera Franromec ubicada en el sitio “La Fortuna”,

parroquia Camilo Ponce Enríquez, cantón Camilo Ponce Enríquez.

Dichas soluciones fueron homogenizadas en un tanque de agitación para mantener una

densidad aproximadamente constante, así como mantener otros parámetros


Volumen de solución: 200 Litros

Densidad de pulpa: 1,184 g/ml

% Sólidos: 20.31 -

Gravedad Específica mineral: 4,2563

-

Concentración TU: 10,7 mg/L

pH: 1,59 -

Concentración Au: 4,82 mg/L

Concentración Ag: 0.73 mg/L

Concentración Cu+2: 14 mg/L



Tiempo de lixiviación: 4 Horas

26

operacionales fijos como: la concentración inicial de oro, pH, potencial, concentración

remanente de lixiviante.

En la tabla 5 y 6 se resume los rangos de valores que debe cumplir cada parámetro

operacional mencionado anteriormente para las SLC y SLT.

Tabla 5. Parámetros de estandarización para las SLC


Densidad de pulpa: 1,18 a 1.2 g/ml

% Sólidos: 19 a 21 -

Concentración NaCN: 200 a 700 mg/L

pH: 10 a 10.5 -

Concentración inicial Au: 4 a 5 mg/L


Tabla 6.Parámetros de estandarización para las SLT


2.7.3 Características y Tamizaje del Carbón activado a emplear.

El carbón a utilizar en las pruebas de adsorción es el de tipo CALGON DG-11 6X12,

utilizado comúnmente alrededor del mundo en el proceso de adsorción.

En la figura 10 se muestran las especificaciones proporcionadas por el fabricante.


Densidad de pulpa: 1,18 a 1.2 g/cc

% Sólidos: 19 a 21 -

Concentración TU: 6 a 9 mg/L

pH: 1,5 a 2 -

Concentración Au: 4 a 5 mg/L

Potencial: 300 SHE mV

27

Figura 10. Características del carbón activado Calgon DG-11 6X12 usado en la

investigación

Especificación Prueba Carbón Calgon Min Max Método de prueba A.D. g/cc T&R ASTM D 2854 ASH, wt% - 5 ASTM D 2866 TETRACLORURO DE CARBONO, wt% 50 - ASTM D 3467-94, Nota 2 DUREZA NO. 98 - ASTM D 3802 HUMEDAD, wt%, como se empaquetó - 5 ASTM D 2867 ACTIVIDAD DE BUTANO, wt% 19.5 - ASTM D 5742 PLAQUETAS, wt% - 3 Anglogold 1998 US SERIE TAMIZ ASTM D 2862 >6 US Malla - 8 8 US Malla - - 10 US Malla - - 12 US Malla - 5 14 US Malla - 2 <14 US Malla - 1 P&I= Prueba e informe Nota 2: El valor de CCl4 puede estar basado en la correlación de ASTM D 5742, CCl4=2.55

x Actividad de Butano.

Fuente: Calgon Carbon Corporation

Con el fin de obtener un tamaño de partículas constante se sometió al carbón a un

tamizaje usando malla Tyler No. 10.

Teniendo como promedio un tamaño de partículas entre 1.68 a 2 mm.

Al realizar el tamizado se procede a un lavado con agua corriente para eliminar las

partículas de polvo fino que pueden interferir en el proceso de adsorción.

2.7.4 Pruebas en reactores piloto (Carbón en pulpa)

Las pruebas de cinética y de equilibrio fueron realizadas en 5 tanques de agitación sin

bafles tipo piloto de acero inoxidable de 6 litros de volumen operacional.

Dichos tanques poseen agitación con impulsor tipo axial de 45o, a su vez cada tanque

posee una velocidad de agitación propia, siendo estas de: 657, 560, 476, 414 y 393 rpm.

Estas pruebas se utilizaron para determinar la parametrización de los modelos que

gobiernan la adsorción de Oro en soluciones enriquecidas de estos metales en contacto

con carbón activado.

28

2.8. PROCEDIMIENTO PARA OBTENCIÓN DE PARÁMETROS CINÉTICOS Y DE

EQUILIBRIO

(Van Deventer, 1986) en su investigación de la adsorción de dicianuro de oro en carbón

activado realizó, hizo las siguientes suposiciones:

- Las partículas de carbón serán consideradas como esferas equivalentes para

permitir el modelado.

- La presencia de dicianuro de oro en la fase líquida dentro de los poros del carbón

es insignificante.

- Los macroporos y microporos se distribuyen homogéneamente por todas las

partículas de carbón.

- El equilibrio se supone que existe entre la película de líquido que rodea a las

partículas de carbón y el dicianuro de oro es adsorbido sobre la superficie

externa del carbón.

Apoyándonos en lo mencionado anteriormente, consideramos las siguientes

suposiciones para el proceso de adsorción:

No hay desorción de oro desde el carbón hacia la solución

No hay pérdida de oro por carbón atricionado

No hay ensuciamiento del carbón

El carbón es homogéneo

El % de sólidos es constante durante las simulaciones

No existe interferencia de complejos cianicidas

De manera general el experimento consistió en medir la evolución de la concentración

de oro en la solución enriquecida con respecto al tiempo ya sea hasta alcanzar el

equilibrio o hasta un tiempo determinado, siguiendo un control de toma de muestras

establecido. De este modo, los experimentos fueron realizados en el siguiente orden:

- Carga del reactor con solución enriquecida

- Estandarización de las soluciones lixiviadas

- Adición de carbón activado e iniciar la agitación del reactor

- Tomar muestras y medir parámetros físico-químicos (pH, concentración del

complejo Au en medio cianurado o tioureado, concentración remanente del

lixiviante, potencial de la solución) hasta alcanzar el equilibrio.

- Finalización del proceso y cosecha del carbón activado

Se debe aclarar que los experimentos varían de acuerdo a las soluciones a las que se

emplean ya sean SLC o SLT, la relación masa de carbón por litro de pulpa, velocidad

29

de agitación, concentración remanente de lixiviantes. Los detalles son expuestos en los

siguientes puntos.

2.8.1 Evaluación del tiempo de equilibrio.

En la presente investigación se realizó el ajuste de los datos de equilibrio al modelo

isotérmico de Freundlich, siendo éste el que mejor se ajusta por sobre los otros modelos.

Por lo cual se graficará log Cs (concentración de oro en el equilibrio en la fase acuosa

Kg/m3) vs Log Q (masa de oro cargado por masa de carbón activo Kg/Kg).

Se ha demostrado que la adsorción de oro, cobre y otros cianuros metálicos en el carbón

activado pueden ser descritos con mayor precisión por la isoterma de Freundlich. En la

investigación de (Dai et al., 2010; Ibragimova et al., 2013) la isoterma de Freundlich fue

usada en el modelo de cálculo para describir la adsorción de equilibrio de especies de

oro y cobre. De esta manera se respalda nuestro criterio.

(Snyders et al., 2014; Zalupski et al., 2014) mencionan que la adsorción de metales

sobre el carbón activado fue determinada a partir de la diferencia de la concentración

inicial del metal y la concentración dela muestra a un determinado tiempo. Donde Co es

la concentración inicial del metal y Ci,t la concentración de la muestra en el tiempo (t).

𝑨𝒅𝒔𝒐𝒓𝒄𝒊ó𝒏𝒊,𝒕 = 𝑪𝒐−𝑪𝒊,𝒕

𝑪𝒐 Ec.16

Tomando como referencia a (Salarirad and Behnamfard, 2011; Mpinga et al., 2014;

Souza et al., 2014; Halet et al., 2015) en la presente investigación la cantidad de metal

adsorbido (capacidad de adsorción en el equilibrio) por el carbón activado qe (mg/g), se

evaluó usando la Ec. 17; donde Co y Ce (mg/L) son las concentraciones iniciales y de

equilibrio de iones en solución, respectivamente. V es el volumen de la solución de (L),

m (g) es el peso de carbón activado.

𝑞𝑒 =(Co−Ce )∗𝑉

𝑚 Ec.17

2.8.1.1 Pruebas de Equilibrio a partir de SLC

Se realizó 21 pruebas batch las cuales se realizaron a partir de 3 concentraciones de

Cianuro de sodio remanente en la solución como son: 200, 400 y 700 mg/L, lo que

resultó en 3 curvas de equilibrio siendo éstas: 700, 400 y 200 mg/L de NaCN, cada una

de las mismas poseen 7 puntos (diferentes posiciones de equilibrio de cada prueba

30

batch) que representan las pruebas batch a diferente relación en peso de carbón por

litro de pulpa y velocidad de agitación.

En la Tabla 7 se muestra una matriz modelo con 7 pruebas batch para una concentración

de Cianuro de sodio remanente en la solución de 200 mg/L, donde se puede apreciar la

variación de la masa de carbón por litro de pulpa (g/L) y la velocidad de agitación.

En esta matriz de pruebas, se indica por ejemplo que en la columna de 5 gr/L relación

masa de carbón por litro de pulpa es decir que se realizará una prueba batch con 5 g de

carbón por litro de pulpa, si el volumen operacional es de 6 litros, se utilizaran 30 g de

carbón. Dicha tabla además sirve como modelo para realizar las otras pruebas 14

pruebas restante para las concentraciones de 700, 400 mg/L NaCN, manteniendo fijos

la masa de carbón por litro de pulpa (g/L) y la velocidad de agitación.

Tabla 7. Matriz de pruebas de equilibrio de adsorción para concentraciones de 200 mg/L

de Cianuro de sodio remanente en la solución

Relación masa de carbón por litro de pulpa de densidad 1.192 (gr/L)

Tiempo (horas)

0,5 1,4 2,3 3,2 4,1 5 5,9

657 560 560 476 414 414 393

0

2

3

4

5

6

7

8

…..


En dicha Tabla 7 el valor de respuesta es la concentración de Au en la solución (mg/L),

en donde se indica la variación o evolución de la concentración de Au en la solución

(mg/L) con respecto al tiempo. Lo mencionado anteriormente cada uno de los 21

experimentos a manera de ejemplo se ve reflejado en la figura 11 representa un punto

en la isoterma de adsorción, tal como se muestra.

Velocidad de

agitación (rpm)

31

Figura 11. Curvas de Isotermas de adsorción a diferentes concentraciones remanentes

de Cianuro de sodio en la solución.

Fuente. SALAZAR, 2016

Cada punto en la figura 11 es la posición de equilibrio de cada prueba batch en la Tabla

7. De este modo, para cada prueba batch que conformará los puntos de la isoterma de

equilibrio, se debe seguir la evolución en el tiempo de las concentraciones de Au en la

solución. El valor de equilibrio de cada punto, corresponderá al valor invariante de la

concentración de complejo a tiempo infinito, tal como se muestra en la figura 12.

Figura 12. Evolución de la concentración de oro hasta alcanzar condición de equilibrio

a tiempo infinito.


Los parámetros operacionales a considerar para desarrollar las pruebas de equilibrio

son las siguientes:

32

Velocidades de agitación ( ): 657, 560, 476, 414 y 393 rpm.

Concentración de Cianuro de sodio: 700, 400 y 200 mg/L

pH: 10.5-11

Temperatura: 20oC (ambiente)

Densidad de la pulpa: 1.18 a 1.20 g/ml

Concentración Inicial de Oro: 4 a 5 mg/L

Tiempo de reacción: Superior a 8 horas (llegar al equilibrio)

Capacidad efectiva de reactor: 6 L

El procedimiento para el desarrollo de las pruebas de equilibrio usando SLC consiste

en:

- Homogenización de las soluciones y regulación de la densidad hasta llegar al

valor establecido.

- Medición del pH de la pulpa, se utilizó cal apagada hasta llegar a pH entre 10.5

a 11, de esta manera (Halet et al., 2015) menciona que evitaremos la formación

de un gas muy tóxico como HCN.

- Estandarización de la concentración remanente de cianuro de sodio para

alcanzar la concentración establecida en los parámetros operacionales.

- Adición de carbón activado de acuerdo a la relación masa de carbón por litro de

pulpa usada.

- Toma de muestras de la pulpa que se realizaron a tiempos determinados tal

como lo indica la Tabla 7, fue necesario dar mayor tiempo de agitación hasta que

se alcanzó el equilibrio.


Las muestras de pulpa se tomaron con un muestreador, filtramos y analizamos la

concentración de lixiviante mediante titulación, (Navarro et al., 2007) nos recomienda

medir la concentración de Au en la solución mediante un equipo de Espectofotometría

de Absorción Atómica, para nuestra investigación usamos el equipo AAnalyst 200,

marca Perkin Elmer.

Además (Karimi et al., 2011) nos recomienda que para determinar cianuro de sodio

remanente en la solución, la valoración fue realizada con standard de nitrato de plata

(0.01 M) y ioduro de potasio (10%) como indicador. Tomamos alícuotas de 10 ml de

muestra.

33

2.8.1.2 Pruebas de Equilibrio a partir de SLT

Se realizó 21 pruebas batch las cuales se realizaron a partir de 3 concentraciones

remanentes de Tiourea en la solución como son: 6, 9 y 12 gr/L, lo que resultó en 3 curvas

de equilibrio siendo éstas: 6, 9 y 12 g/L de TU, cada una de las mismas poseen 7 puntos

(diferentes posiciones de equilibrio de cada prueba batch) que representan las pruebas

batch a diferente relación en peso de carbón por litro de pulpa y velocidad de agitación.


de Tiourea remanente en la solución de 6 g/L TU, donde se puede apreciar la variación

de la masa de carbón por litro de pulpa (g/L) y la velocidad de agitación.

Dicha tabla además sirve como modelo para realizar las otras 14 pruebas restantes para

las concentraciones de 9 y 12 g/L de NaCN, manteniendo fijos la masa de carbón por

litro de pulpa (g/L) y la velocidad de agitación.

Tabla 8. Matriz de pruebas de equilibrio de adsorción para concentraciones de 6 g/L

de Tiourea remanente en la solución

Relación en peso de carbón por litro de pulpa de densidad 1.184 (gr/L)

Tiempo (horas)

0,5 1,4 2,3 3,2 4,1 5 5,9

657 560 560 476 414 414 393

0

2

3

4

5

6

7

8

…..


En tabla anterior el valor de respuesta es la concentración de Au en la solución (mg/L),


(mg/L) con respecto al tiempo.

Los parámetros operacionales a considerar para desarrollar la prueba de equilibrio son

los siguientes:

Velocidad de

agitación (rpm)

34

Velocidades de agitación ( ): 657, 560, 476, 414 y 393 rpm.

Concentración de Tiourea: 6, 9 y 12 gr/L TU

pH: 1.5 - 2


Densidad de la pulpa: 1.18 a 1.20 g/ml


Potencial: 300 mV SHE

Tiempo de reacción: Superior a 8 horas (llegar al equilibrio)

Capacidad efectiva de reactor: 6 lt

El procedimiento para el desarrollo de las pruebas de equilibrio usando SLT consiste

en:

- Homogenización de las soluciones y regulación de la densidad hasta llegar al

valor establecido.

- Medición del pH de la pulpa, se utilizó H2SO4 hasta llegar a pH entre 1.5 a 2.

Estandarización de la concentración remanente de Tiourea para alcanzar la

concentración establecida en los parámetros operacionales.

- Adición de carbón activado de acuerdo a la relación masa de carbón por litro de

pulpa usada.

- Determinación del potencial de la solución tomando a consideración la

investigación de (Yang et al., 2010) donde se utilizó tres celdas electroquímicas

de vidrio siendo éstas: una de oro como electrodo de trabajo, una lámina de

platino como contraelectrodo. Todos los potenciales se midieron y se informaron

respecto a un electrodo de calomel saturado (SCE). Por lo tanto para dicha

investigación se usó un electrodo de lámina de platino como electrodo de trabajo

y un electrodo de plata/cloruro de plata como contraelectrodo.

- Toma de muestras de la pulpa que se realizaron a tiempos determinados tal

como lo indica la Tabla 8, fue necesario dar mayor tiempo de agitación hasta que

se alcanzó el equilibrio.


Las muestras de pulpa se tomaron con un muestreador, filtramos y analizamos la

concentración de Au residual en la solución mediante el Espectrofotómetro de Absorción

Atómica AAnalyst 200, marca Perkin Elmer. Adicionalmente la concentración de la

tiourea remanente fue determinada mediante titulación como (Zhang et al., 2004) lo

35

proponen usando KIO3 0.01 M o NaIO3 0.1M; H2SO4 1M como acidulante y almidón al

2% como indicador, tomando alícuotas de 10 ml de muestra.

2.8.2 Evaluación de la cinética

Se ha reportado por (Muñoz and Pazmiño, 2007) que la velocidad de adsorción depende

del paso limitante entre tres fenómenos de transporte que se producen durante el

proceso. El primero es la difusión de capa límite la cual es la resistencia del

aurodicianuro a difundirse a través del líquido en solución, luego a través de una capa

límite que recubre al carbón. Los otros fenómenos están relacionados a la difusión

dentro del sólido siendo éstos: difusión intraporo y superficial.

En el capítulo I del presente documento, se detallan los siguientes modelos cinéticos:

kn model Ec.13; modelo de Dixon Ec.14; transferencia de masa ocasionada por difusión

en película Ec.15.

En nuestra investigación se escogió el modelo de transferencia de masa ocasionada por

difusión en película, debido a que este modelo representa de forma más cercana el

comportamiento fenomenológico de la presente experimentación. Complementamos el

modelo de adsorción con la isoterma de equilibrio de Freundlich que describe la relación

de equilibrio entre ex e ey . Para lo anteriormente planteado se describe la isoterma de

Freundlich:

bee xAy Ec.18

Donde A y b son los parámetros del modelo, ey y ex que corresponden a oro cargado

en el carbón y a la concentración de oro en la fase acuosa, ambos en condición de

equilibrio.

Substituyendo la isoterma de Freundlich en la ecuación de velocidad (Ec.15), se obtiene

lo siguiente:

b

fCA

yxkAR

1

Ec.19

Donde A y b son los parámetros de las respectivas isotermas. Se determinaron las constantes de velocidad de adsorción mediante el trazado de

ln [Au] frente al tiempo y calculando la pendiente de la línea recta a través de cada uno

de los puntos de datos.

36

2.8.2.1 Pruebas de Cinética a partir de soluciones lixiviadas con Cianuro de Sodio

Se realizaron 9 pruebas batch las cuales se realizaron a partir de 3 concentraciones de

Cianuro de sodio remanente en la solución como son: 200, 400 y 700 mg/L de NaCN,

lo que resultó en 9 curvas cinéticas, es decir 3 curvas cinéticas por cada una de las

concentraciones de cianuro de sodio remanente.


de Cianuro de sodio remanente en la solución de 200 mg/L, donde se puede apreciar la


Tabla 9. Matriz de cinéticas de adsorción para concentraciones de 200 mg/L de Cianuro

de sodio remanente en la solución.

Relación masa de carbón por litro de pulpa de densidad 1.192 (gr/L)

Tiempo (minutos)

5,75 3,75 1,75

476 414 393

0

2

5

10

15

20

25

30

40

50

60

90


En dicha Tabla el valor de respuesta es la concentración de Au en la solución (mg/L),



Los parámetros operacionales a considerar para desarrollar las pruebas cinéticas son

las siguientes:

Velocidades de agitación ( ): 476, 414 y 393 rpm.

Concentración de Cianuro de sodio: 700, 400 y 200 mg/L.

pH: 10.5 -11

Temperatura: 20o (ambiente)

Velocidad de

agitación (rpm)

37

Densidad promedio de la pulpa: 1.18 a 1.20 g/ml


Tiempo de reacción: 90 min


Se procede de la misma manera que en las pruebas de equilibrio para SLC, con la

diferencia que las pruebas se llevaron a cabo con un volumen operacional de 5lt.

Los controles se hacen a diversos tiempos: 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 90 min,

además solo se manejan las siguientes velocidades de agitación: 476, 414 y 393 rpm

debido a que mayores velocidades de agitación se produce una mayor atrición del

carbón activado.

2.8.2.2 Pruebas de Cinética a partir de soluciones lixiviadas con Tiourea

Se realizaron 9 pruebas batch las cuales se realizaron a partir de 3 concentraciones de

Tiourea remanente en la solución como son: 6, 9 y 12 g/L TU, lo que resultó en 9 curvas

cinéticas, es decir 3 curvas cinéticas por cada una de las concentraciones de tiourea

remanente.

En la Tabla 10 se muestra una matriz modelo con 3 pruebas batch para una

concentración de tiourea remanente en la solución de 6 g/L, donde se puede apreciar la


Tabla 10. Matriz de cinéticas de adsorción para 6g/L de Tiourea remanente en la

solución.

Relación en peso de carbón por litro de pulpa de densidad 1.184 (gr/L)

Tiempo (minutos)

5,75 3,75 1,75

476 414 393

0

2

5

10

15

20

25

30

40

50

60

90 Fuente: SALAZAR, 2016

Velocidad de

agitación (rpm)

38

En la tabla anterior el valor de respuesta es la concentración de Au en la solución (mg/L),



Los parámetros operacionales a considerar para desarrollar las pruebas cinéticas son

las siguientes:

Velocidades de agitación ( ):480, 420, 390 rpm.

Concentración de Tiourea: 6, 9 y 12 gr/LTU

pH: 1.5 a 2


Densidad: 1.18 a 1.20 g/ml


Potencial de la solución: 300 mV respecto a electrodo estándar de hidrogeno

(SHE)

Tiempo de reacción: 90 min


Se procede de la misma manera que en las pruebas de equilibrio para SLT, con la

diferencia que las pruebas se llevaron a cabo con un volumen operacional de 5lt.

Los controles se hacen a diversos tiempos: 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 90 min,

además solo se manejan las siguientes velocidades de agitación: 480, 420 y 390 rpm

debido a que mayores velocidades de agitación se produce una mayor atrición del

carbón activado.

2.9 SIMULACIÓN CON PARÁMETROS OPERACIONALES Y DE AJUSTE DE LA

PLANTA DE BENEFICIO FRANCROMEC EN LAS MISMAS CONDICIONES

Se procedió a realizar una comparación entre los parámetros obtenidos por el ajuste a

los datos experimentales y de la aplicación de modelos, además se utilizó datos

operacionales de la Planta de Beneficio Paz Borja para realizar una simulación la cual

tiene como objetivo determinar cuál de los iones complejos dicianuro de oro u oro tiourea

es mayormente recuperado en el carbón activado. Primeramente se consiguió lo

expresado anteriormente mediante el cálculo del coeficiente de transferencia de masa

usando el criterio de Sherwood propuesto por (Bong, 2013)iii:

c

a

b

pf DN

Da

D

dk

2

Ec. (20)

39

Dicha ecuación permite calcular el coeficiente de transferencia de masa.

En la ecuación 20 se encuentran agrupados los criterios adimensionales siguientes:

Número de Sherwood, Número de Reynolds, Número de Schmidt.

Posteriormente se construyó curvas cinéticas y de recuperación de oro usando las

mismas condiciones y parámetros de operación, para determinar lo anterior expuesto.

En estas gráficas es posible apreciar el cambio de la concentración de los complejos

dicianuro de oro y oro tiourea con respecto al tiempo. Para ello se estableció parámetros

de ajuste operación y otros de ajuste.

Como parámetros operacionales tenemos: viscosidad dinámica, densidad, diámetro del

impulsor, diámetro de partícula, velocidad de agitación, concentración inicial de oro,

relación masa de carbón por litro, concentración remanente de cianuro y tiourea,

volumen de agitación.

Además como parámetros de ajuste se tiene: a, b, c, alpha0, alpha1, alpha2, gama,

coeficiente difusional. Dichos parámetros fueron obtenidos a partir de las curvas

cinéticas e isotérmicas (A intersecto= alpha0, alpha1, alpha2; n pendiente= gama) y

aplicando las siguientes ecuaciones:

Ec. (21)

Ec. (22)

Dichos parámetros de ajuste se los expone en la parte de resultados, los parámetros de

operación se muestran en la Tabla 11.

Tabla 11. Parámetros operacionales

Lixiviante

Viscosidad dinámica (Pas*seg)

Densidad (kg/m3)

Diámetro de impulsor (m)

Diámetro de partícula del

carbón activado(m)

Cianuro 1,00E-03 1000 0,93 3,00E-03

Tiourea 1,00E-03 1000 0,93 3,00E-03

En la recuperación de oro por parte del carbón activado en ambas soluciones se

identificaron como parámetros sensibles en el proceso a: velocidad de agitación,

concentración del complejo Au en medio cianurado y tioureado, la masa de carbón,

volumen operacional y la concentración de cianuro y tiourea remanente.

2

210 CNCN CCA

2

210 TUTU CCA

40

Las pruebas se llevaron a cabo considerando la variación de los parámetros

operacionales mencionados anteriormente, en la Tablas 12 y 13 se resumen las

matrices cinéticas.

Tabla 12. Matriz experimental de generación de datos cinéticos de adsorción de Au en medio cianurado.

Experimento

Velocidad de

agitación (rad/seg)

Concentración Au en

solución (kg/m3)

Concentración cianuro de

sodio remanente

(mg/L)

Masa de

Carbón (gr/L)

Volumen líquido

(m3)

1 152 0.002 100 6.75 30

2 152 0.002 100 5.4 30

3 152 0.002 100 3.375 30

4 152 0.002 100 1.35 30


medio tioureado.

Experimento

Velocidad de



solución (Kg/m3)

Concentración tiourea

remanente (gr/L)

Masa de

Carbón (Kg)

Volumen líquido

(m3)

1 152 0.002 9 6.75 30 2 152 0.002 9 13.5 30

3 152 0.002 9 20.25 30

4 152 0.002 9 27 30

2.10 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Y MÉTODO PARA EL ANÁLISIS

MATEMÁTICO

Una vez que hemos obtenidos diversos datos de adsorción proporcionados por la lectura

en el equipo de Absorción Atómica.

Para realizar su respectivo análisis y poder aplicar los modelos cinéticos y de equilibrio

y conseguir construir las curvas de isotermas y cinéticas, en dicha investigación

emplearemos el método de análisis matemático para así determinar los parámetros

cinéticos y de equilibrio del proceso de adsorción, ayudándonos de software informático

de cálculo como: MATLAB y OriginPro 8.5, dichos programas matemáticos usados para

cálculos de ingeniería, nos permiten solucionar, analizar datos, graficar, justificar y

anunciar los resultados.

41

Con todos los datos obtenidos en las pruebas piloto en los tanques agitadores, los

mismos se deben de ajustar a uno de los modelos de isotermas de equilibrio y de

cinética propuesto en el capítulo de la introducción.

Para dicho propósito introducimos en los programas informáticos mencionados

anteriormente en donde se obtendrán todos los parámetros cinéticos, representaciones

gráficas y ajustes del método.

A continuación se representará en forma gráfica, el diagrama de flujo de la fase piloto

para la adsorción de los iones complejos dicianuro de oro y oro tiourea en carbón

activado.

Figura 13. Diagrama de flujo del desarrollo experimental de la adsorción de los iones

complejos dicianuro de oro y oro tiourea en carbón activado.


MUESTREO DE SOLUCIONES SLC Y SLT

ESTANDARIZACIÓN DE PARÁMETROS

PRUEBA DE ADSORCION

CINÉTICA E ISOTERMA DE SLC CINÉTICA E ISOTERMA DE SLT

Reacción

2Au + 4NaCN + O2 + 2H2O = 2Na(Au(CN)2) + 2NaOH + H2O2

Reacción

Au + 2SC(NH2)2 = Au(SN(NH2)2)2+ + e-

ANÁLISIS POR

ESPECTROFOTOMETRIA

ANÁLISIS POR

ESPECTROFOTOMETRIA

ANÁLISIS MATEMÁTICO DE DATOS

ANÁLISIS MATEMÁTICO DE DATOS

OBTENCIÓN DE PARÁMETROS

CINÉTICOS E ISOTÉRMICOS

OBTENCIÓN DE PARÁMETROS

CINÉTICOS E ISOTÉRMICOS

42

CAPITULO III

RESULTADOS Y DISCUCIÓN DE RESULTADOS

En este capítulo se presentan los resultados obtenidos en las pruebas de adsorción

desarrolladas en este trabajo siguiendo una secuencia de actividades descritas en el

capítulo anterior.

3.1 Evaluación del tiempo de equilibrio y la cinética de adsorción de los iones

complejos dicianuro de oro y oro tiourea en el carbón activado.

Al modelar la cinética de adsorción de Au en carbón activo durante sus primeras etapas,

se comprueba que la difusión a través de la interfase es el proceso controlante de la

velocidad de global del proceso.

En efecto, de acuerdo a la teoría de la capa límite, el gradiente de concentraciones a

través de la interfase es lineal y el flujo másico según (Muñoz and Pazmiño, 2007) puede

ser expresado como:

SfA CCkJ Ec. (23)

Donde fk corresponde al coeficiente de difusión a través de la capa límite en m/s, C

es la concentración de Au en solución en kg/m3 y SC es la concentración de Au en la

interfase sólido – líquido.

La velocidad de transferencia a través de la película de líquido externo es definido por

una expresión lineal fuerza motriz. Tomando en cuenta el proceso CIP se puede

proponer un balance de masa en un reactor batch para la especie en solución, tal como

lo describe la siguiente expresión:

ALiq Jdt

dCV

generacionSEnacumulacio

00 Ec. (24)

(Muñoz and Pazmiño, 2007)

Donde el factor (m2) considera el área superficial total de las partículas de carbón de

acuerdo a la siguiente ecuación:

PP

P

P

P

T

r

M

r

rM

Volumen

AreaV

3

34

43

2

Ec. (25)

43

Donde M es la masa de carbón en kg, P es la densidad aparente del carbón en (kg/m3)

y Pr es el radio promedio de partícula en (m).

El balance de masa general ofrece algunas ideas preliminares sobre las relaciones

primarias entre las principales variables operacionales del proceso (Stewart, 2012).

Se consideró un equilibrio entre la concentración de Au en la interfase SC y la

concentración de Au (Q) en las partículas de carbón. Varios estudios han verificado que

el equilibrio puede ser descrito por la isoterma de Freundlich:

SCAQ Ec. (26)

Donde A y son la constante y el exponente de Freundlich, respectivamente. La

unidades de A son:

carbondekgmA 3 cuando 1

carbonkg

AukgmA

13

cuando 1

La adsorción Q (Kg Au/Kg Carbón) se definió por un balance de masa, como la resta

entre la concentración inicial y la concentración residual al tiempo t, es decir:

tCCM

VQ

Liq

0

Ec. (17)

(Mpinga et al., 2014)

La unificación del balance de masa y la relación de equilibrio de Freundlich genera la

siguiente ecuación no lineal:

1

0

AM

tCCVtC

V

k

dt

tdC Liq

Liq

f Ec. (27)

Aplicar el modelo requiere determinar previamente los parámetros como:b , A , 0C , fk

y la escala de tiempo adecuada para determinar el perfil de concentración. De acuerdo

al modelo, el único parámetro que constituye un grado de libertad es la constante de

difusión fk , la cual puede ser aproximada para minimizar la suma del cuadrado de la

diferencia entre los datos experimentales y la predicción del modelo. El valor de fk

44

deberá permanecer constante mientras la adsorción esté controlada por difusión a

través de la capa límite, mientras que se espera que disminuya con el tiempo cuando la

influencia intraparticular se incremente (Muñoz and Pazmiño, 2007).

Por lo tanto podemos mencionar que el modelo podrá predecir la cinética de adsorción

en sus primeras etapas, y se desviará a medida que se acerque al equilibrio.

3.1.1 Isotermas de adsorción

Se observó que la velocidad de agitación afecta la transferencia de masa de los

complejos del seno de la solución hasta la superficie del carbón.

En general se reporta en bibliografía que los tiempos de equilibrio están cercanos a las

8 horas, sin embargo (Van Deventer, 1986) en sus investigaciones afirma que el

verdadero equilibrio no se alcanza sino incluso después de tres meses.

3.1.1.1 Isoterma de adsorción del ion complejo dicianuro de oro en medio alcalino

La Figura 14, muestra las gráficas de equilibrio de adsorción del ion complejo dicianuro

de oro en medio alcalino, expresado en Kg de Au/Kg de Carbón en la fase adsorbente

de carbón activo y Kg de Au/m3 en la fase líquida en equilibrio de fases.

Se obtuvieron dos isotermas de adsorción con las concentraciones remanentes de 400

y 700 mg/L de cianuro de sodio en medio alcalino para verificar el efecto de cianuro en

el proceso de adsorción.

Figura 14. Isoterma de adsorción de oro complejo en medio cianurado en carbón activo.


45

Por lo tanto, en la figura 14 es posible observar que en condiciones de equilibrio y a

tiempo infinito el cianuro de sodio produce el efecto de disminuir la adsorción de

dicianuro de oro en condiciones de equilibrio, probablemente por competencia de los

aniones (iones cianuro) por los sitios activos de la fase solida adsorbente (carbón

activado). Se puede verificar que los datos se ajustan al modelo de adsorción de

Freundlich.

Tabla 14. Análisis lineal de datos de adsorción a 400 mg/L de cianuro

Equation y = a + b*x

Weight No Weighting

Residual Sum of Squares 0.00348

Pearson's r 0.99732

Adj. R-Square 0.99331

Value Standard Error

a Intercept -0.6902 0.07327

b Slope 0.48039 0.01762

Tabla 15. Análisis lineal de datos de adsorción a 700 mg/L de cianuro


Weight No Weighting

Residual Sum of Squares 0.00348

Pearson's r 0.99732



a Intercept -0.6902 0.07327

b Slope 0.48039 0.01762

En la tablas 14 y 15 se resume el ajuste de los datos a la ecuación de Freundlich en

forma logarítmica de análisis realizado a los datos de la figura 14.

3.1.1.2 Isoterma de adsorción del ion complejo oro tiourea en medio ácido

La figura 15, muestra las gráficas de equilibrio de adsorción del ion complejo oro tiourea

en medio ácido, expresado en Kg de Au/Kg de Carbón en la fase adsorbente de carbón

activo y Kg de Au/m3 en la fase líquida en equilibrio de fases.

Las isotermas de adsorción fueron realizadas considerando dos concentraciones

remanentes de tiourea en medio ácido para verificar el efecto de la tiourea en el proceso

de adsorción.

46

Figura 15. Isoterma de adsorción de oro complejo en medio tioureado en carbón

activado.


Por lo tanto, en la figura 15 es posible observar que en condiciones de equilibrio y a

tiempo infinito la tiourea produce el efecto de incrementar la adsorción de oro tiourea en

condiciones de equilibrio, probablemente porque la presencia de los cationes (iones

tiourea) ayuda a la estabilidad del complejo oro tiourea y su posterior adsorción en los

sitios activos de la fase solida adsorbente (carbón activado). Se puede verificar que los

datos se ajustan al modelo de adsorción de Freundlich.

Tabla 16. Análisis lineal de datos de adsorción a 6 gr/L de tiourea


47

Tabla 17. Análisis lineal de datos de adsorción a 12 gr/L de tiourea


En las tablas 16 y 17 se resume el ajuste de los datos a la ecuación de Freundlich en

forma logarítmica del análisis realizado a los datos de la figura 15.

3.1.2 Análisis de control cinético de la velocidad de adsorción

3.1.2.1 Velocidad de adsorción de Au en medio cianurado.

En una primera etapa, se llevó a cabo una serie de experimentos para obtener datos de

la evolución cinética en función de las variables sensibles a la cinética de adsorción del

ion complejo dicianuro de oro en medio cianurado.

Las variables que se pudieron identificar como sensibles en este proceso corresponden

a las siguientes: velocidad de agitación, concentración del complejo Au en medio

cianurado, masa de carbón, volumen operacional y concentración de cianuro

remanente. Los experimentos se llevaron a cabo considerando la variación de los

parámetros operacionales mencionados anteriormente de acuerdo a la matríz

experimental resumida en la Tabla 18.

48


medio cianurado.

1 420 0,00545 200 0,02705 0,008

2 414 0,0028 700 0,01875 0,004817

3 476 0,0028 700 0,02875 0,004817

4 414 0,0028 400 0,01875 0,004779

5 373 0,00285 400 0,00875 0,004779

6 476 0,0028 400 0,02875 0,004779

7 476 0,00274 200 0,02875 0,004811

8 373 0,00291 200 0,00875 0,004798

9 414 0,00274 200 0,01875 0,04811

Volumen

líquido

(m3)

Experimento

Velocidad de

agitación

(rad/seg)

Concentración Au

en solución (kg/m3)

Concentración

cianuro

remanente (mg/L)

Masa de

Carbón

(Kg)


Figura 16. Datos cinéticos de adsorción en medio alcalino y ajuste al modelo de difusión

no lineal en capa límite.


49


adsorción en medio alcalino.


El ajuste de los datos experimentales al modelo cinético obtenido a partir de la matriz

experimental planteada en la Tabla 18 se muestra gráficamente en las figuras 16 y 17.

La figura 16 muestra la fuerte dependencia en condición de control cinético de los

parámetros relativos a la velocidad de agitación, concentración inicial de oro y masa de

carbón activo disponible para el proceso de adsorción.

3.1.2.1 Velocidad de adsorción de Au en medio tioureado.

En una primera etapa, se llevó a cabo una serie de experimentos para obtener datos

experimentales de la evolución cinética en función de las variables sensibles a la cinética

de adsorción del ion complejo oro tiourea en medio tioureado.

Las variables que se pudieron identificar como sensibles en este proceso corresponden

a las siguientes: velocidad de agitación, concentración del complejo Au en medio

tioureado, masa de carbón, volumen operacional y concentración de tiourea remanente.

Los experimentos se llevaron a cabo considerando la variación de los parámetros

operacionales mencionados anteriormente de acuerdo a la matríz experimental

resumida en la Tabla 19.

50


medio tioureado.

Experimento

Velocidad de



solución (Kg/m3)

Concentración tiourea

remanente (gr/L)

Masa de

Carbón (Kg)

Volumen líquido

(m3)

1 393 0,00472 6 0,00175 0,004343 2 414 0,00491 6 0,00375 0,004293

3 476 0,00468 6 0,00575 0,004407

4 393 0,0048 9 0,00175 0,004322

5 414 0,00452 9 0,00375 0,004407 6 476 0,00485 9 0,00575 0,004338

7 393 0,00465 12 0,00175 0,004343


Figura 18. Datos cinéticos de adsorción en medio ácido y ajuste a modelo de difusión

no lineal en capa limite.


51


adsorción en medio ácido.


El ajuste de los datos experimentales al modelo cinético obtenido a partir de la matriz

experimental planteada en la Tabla 20 se muestra gráficamente en las figuras 18 y 19.

La figura 18 muestra la fuerte dependencia en condición de control cinético de los

parámetros relativos a la velocidad de agitación, concentración inicial de oro y masa de

carbón activo disponible para el proceso de adsorción.

3.2 Ajuste de datos simulados y experimentales y Obtención de parámetros

cinéticos y de equilibrio respecto al modelo de ajuste.

Un hecho relevante es la influencia en la cinética de adsorción respecto de la dinámica

de agitación de la mezcla sólido–líquido. Es de esperarse que la cinética de adsorción

sea fuertemente afectada por la masa de carbón y la concentración inicial de oro en

solución, tal como lo manifiesta en forma explícita la Ecuación 27.

Sin embargo, la velocidad de agitación afecta directamente el coeficiente de

transferencia de masa, responsable del transporte de Au en solución a la superficie del

material adsorbente.

De este modo, para describir el coeficiente de transferencia de masa de la Ecuación 21

en función de criterios adimensionales tal como lo establece el criterio de Sherwood

(Tamas et al., 2007).

cb eRScaSh Ec. (28)

52

Donde Sh , Sc

, eR , a , b y c corresponde a los números adimencionales de

Sherwood, Schmidt ,Reynolds y constantes empíricas, respectivamente.

El número de Sherwood, representa la relación entre la transferencia de masa total a la

transferencia de masa debida a la difusión molecular (Bong, 2013). En otras palabras

representa la relación entre la transferencia de masa convectiva y difusiva.

(Tamas et al., 2007) enuncia que para sistemas agitados, el número de Sherwood está

definido como:

D

dkSh

pf Ec. (29)

Donde fk , D y pd corresponde al coeficiente de transferencia de masa sólido –

líquido, coeficiente de difusión molecular y el diámetro de partícula.

(Tamas et al., 2007) afirma que el número de Schmidt, representa la relación entre la

viscosidad cinemática con respecto a la difusión molecular:

DSc

Ec. (30)

Donde y corresponde a la viscosidad y a la densidad del líquido, respectivamente.

Sc también representa la relación entre el espesor de capa hidrodinámica y la capa

límite de transferencia de masa (Bong, 2013).

El Número de Reynolds, usado en esta correlación es el número de Reynolds de

agitación. Este representa la relación de las fuerzas de inercia respecto de las fuerzas

viscosas (Bong, 2013). (Tamas et al., 2007) enuncia que el número de Reynolds de

agitación corresponde a:

2

aDNeR Ec. (31)

Donde N y 2

aD corresponde a la velocidad de agitación y al diámetro del agitador,

respectivamente.

De este modo (Bong, 2013) propone que la ecuación que relaciona la velocidad de

agitación con el coeficiente de transferencia de masa involucra los números

adimensionales de Sherwood, Schmidt, Reynolds y se expresa como sigue:

53

c

a

b

pf DN

Da

D

dk

2

Ec. 20

(Muñoz and Pazmiño, 2007)

La implementación de esta correlación en la ecuación 20 genera la relación siguiente:

1

02

AM

tCCVtC

V

DN

Dd

Da

dt

tdC Liq

Liq

c

a

b

p

Ec.32

Tabla 20. Resumen de ajuste de datos cinéticos a la ecuación 32 para medio alcalino.

Parámetros Valores Unidades

D 2,00E-06 m2/seg

a 4,41E-06

b 0,018448

c 0,67716



medio alcalino.


Weight No Weighting

Residual Sum of Squares 7.53E-07

Pearson's r 0.99651



a Intercept -6.44E-05 1.64E-05

b Slope 1.04256 0.00865


Los valores de ajuste de los datos experimentales a la ecuación 32 son resumidos en

las tablas 20 y 21.

54

Tabla 22. Resumen de ajuste de datos cinéticos a la ecuación 32 para medio ácido.

Parámetros Valores Unidades

D 2,29E-05 m2/seg

a 2,34E-06

b 1,605

c 0,68



medio ácido.


Los valores de ajuste de los datos experimentales a la ecuación 32 son resumidos en

las Tablas 22 y 23.

3.3 Comparación de parámetros obtenidos tanto para medio cianurado como para

tioureado.

La Tabla 24 exponemos los parámetros de ajuste que fueron mencionados

anteriormente para el cálculo del coeficiente de transferencia de masa.

Tabla 24. Parámetros de ajuste para el cálculo del coeficiente de transferencia de masa

Coeficiente difusional (m2/seg) a b c alpha0 alpha1 alpha2 gama

Cianuro de sodio

2,00E-06 4,41E-06 0,018448 0,67716 0,023983 0,10469 0 0,485

Tiourea 2,29E-05 2,34E-06 1,605 0,68 0,064527 0,00632 0,0031883 1,1947

55

Como resultado de la interacción entre los parámetros de ajuste y operacionales en la

Tabla 25 obtenemos los coeficientes de transporte de masa, que varían en función de

la velocidad de agitación y según el medio en que estén ya sea cianurado o tioureado.

Claramente la velocidad de agitación afecta al coeficiente de transporte de masa

responsable del transporte de Au en solución a la superficie del material adsorbente y

por ende a la velocidad de adsorción.

Tabla 25. Coeficiente de transporte de masa (Kf) en medio cianurado y tioureados

dependientes de la velocidad de agitación

Velocidad de agitación

Kf en medio Cianurado Kf en medio Tioureado

RPM m/seg m/seg

50 0,000428767 1,82689E-05

60 0,000485109 2,06802E-05

70 0,000538484 2,29657E-05

80 0,000589445 2,51486E-05

90 0,000638383 2,72456E-05

100 0,000685593 2,92693E-05

110 0,000731301 3,12291E-05

120 0,000775684 3,31326E-05

130 0,000818888 3,49859E-05

140 0,000861031 3,67942E-05

150 0,000902212 3,85615E-05

160 0,000942515 4,02915E-05

170 0,000982013 4,19872E-05

180 0,001020768 4,36513E-05

190 0,001058833 4,52861E-05

200 0,001096256 4,68935E-05

210 0,00113308 4,84754E-05

220 0,001169342 5,00333E-05

230 0,001205075 5,15688E-05

240 0,001240311 5,3083E-05


Para determinar la recuperación de oro por parte del carbón en ambas soluciones se

realizaron pruebas de simulación desde el punto de vista cinético. Las variables que se

pudieron identificar como sensibles en este proceso corresponden a las siguientes:

velocidad de agitación, concentración del complejo Au en medio cianurado y tioureado,

56

la masa de carbón, volumen operacional y la concentración de cianuro y tiourea

remanente.

Como resultado de las pruebas cinéticas aplicando las variables de operación obtenidas

en la Planta de Beneficio Paz Borja se obtuvieron las siguientes gráficas:

Figura 20. Comparación entre los Coeficiente de transporte de masa obtenidos a partir

de las soluciones cianuradas y tioureadas.


Como podemos observar en la Figura 20 el coeficiente de transferencia de masa a

través de la capa límite calculado mediante la combinación del balance de masa y la

relación de equilibrio de Freundlich (Ec. 20), es mayor para las soluciones que

contienen cianuro que para las soluciones que contienen tiourea, dando como resultado

una mayor velocidad de adsorción del complejo dicianuro de oro que su contrario el

complejo oro tiourea en el carbón activado.

57


tiempo en medio cianurado en cuatro diferentes relaciones de masa de carbón por litro.



tiempo en medio tioureado en cuatro diferentes relaciones de masa de carbón por litro.


58

Analizando las Figuras 21 y 22 podemos mencionar que las soluciones cianuradas

poseen una velocidad de adsorción más rápida que en soluciones tioureadas debido a

que las soluciones de cianuro poseen un coeficiente de transferencia mayor que las

soluciones cianuradas, por lo tanto el proceso de adsorción es más eficiente en dichas

soluciones. Lo mencionado anteriormente es desde el punto de vista cinético.

Figura 23. Recuperación de oro (Kg/m3) de la solución cianurada por medio de carbón

activado


Figura 24. Recuperación de oro (Kg/m3) de la solución tioureada por medio de carbón

activado


59

Analizando las Figuras 23 y 24 podemos mencionar que las soluciones cianuradas

poseen una mayor recuperación de oro de las soluciones que de las soluciones

tioureadas.

Podemos observar que en la figura 24 la relación masa de carbón por litro de pulpa para

la solución de tiourea es mayor que para las soluciones de cianuro, esto es debido a

que podemos notar que a pesar de las altas relaciones masa de carbón por litro de pulpa

no logran recuperaciones mayores a las soluciones de cianuro.

60

CAPITULO IV

CONCLUSIONES

- En el proceso de adsorción los parámetros que lo afectan son: masa de carbón,

concentración remanente del lixiviante, concentración inicial de oro, velocidad de

agitación. Por lo tanto la relación masa de carbón por litro de pulpa para ambas

soluciones fue de: 0.5, 1.4, 2.3, 3.2, 4.1, 5 y 5.9 g/L; la concentración remanente

del lixiviante para cianuro fue 200, 400 y 700 mg/L, en cambio para tiourea fue

de 6, 9 y 12 g/L. La concentración inicial de oro en la solución para ambas

soluciones fue de entre 4 a 5 ppm; por último la velocidad de agitación empleada

para ambas soluciones fue de 657, 560, 476, 414, 393 rpm. Además

consideramos que la interferencia de iones como Cu+2, Fe+2, Fe+3 no es

considerada como parámetro operacional debido a que las concentraciones de

dichos iones según la bibliografía no es significativa.

- Las gráficas de velocidad de adsorción se obtuvieron ajustando los datos al

modelo de transferencia de masa mediante difusión a través de la interfase, en

cambio para las isotermas se ajustaron al modelo isotérmico de Freundlich.

De la cuales se obtuvieron los parámetros de ajuste necesarios como: las

constantes a, b, c; y otros como: A, γ; necesarios para determinar el coeficiente

de transferencia de masa que gobierna el proceso.

- El cálculo del coeficiente de transferencia de masa a través de la capa límite

determinado mediante la combinación del balance de masa y la relación de

equilibrio de Freundlich (Ec. 30), es mayor para las soluciones que contienen

cianuro que para las soluciones que contienen tiourea, dando como resultado

una mayor velocidad de adsorción del complejo dicianuro de oro que su contrario

el complejo oro tiourea en el carbón activado, por ende se alcanza un mayor

porcentaje de recuperación de oro de las soluciones.

- La adsorción de oro con carbón activado a partir de soluciones lixiviadas con

tiourea no es viable desde el punto de vista operacional, se sugiere investigar en

otras condiciones de operación y aplicar otras tecnologías de recuperación de

oro como: extracción con solventes, resina de intercambio iónico, precipitación

de zinc-Merrill Crowe.

61

CAPITULO V

RECOMENDACIONES

- Realizar más pruebas cinéticas en las mismas condiciones operacionales para

ambas soluciones tanto cianuradas como tioureadas para verificar la velocidad

de adsorción de los respectivos complejos de oro.

- Realizar pruebas de adsorción con altas concentraciones de iones interferentes

como Cu+2, Fe+2, Fe+3 para comprobar la competencia de dichos iones con el oro

por los sitios activos en activado

- Realizar pruebas con concentraciones remanentes de lixiviantes empleadas a

nivel operacional de Plantas de Beneficio ya que las propuestas en dicha

investigación se escogieron para verificar la afectación de la concentración de

los mismos en la adsorción.

- Mantener la variabilidad de ciertos parámetros más reducida, es decir como la

concentración inicial de oro, concentración remanente de lixiviante, densidad,

pH.

- Realizar experimentos con el uso de adsorbentes alternativos como resinas de

intercambio iónico.

62

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66

ANEXOS

Figura 25. Reactores agitados de Laboratorio de 6L de capacidad

Figura 26 . Muestreo y Estandarización de las soluciones lixiviadas con cianuro y con tiourea

Figura 27. Muestreo y Estandarización de las soluciones lixiviadas con cianuro y con tiourea

67

Figura 28. Preparación del Carbón activado previo a la prueba de absorción

Figura 29. Estandarización con Cianuro de Sodio o Tiourea a la solución Cianurada o

Tioureada

Figura 30. Estandarización del pH de las soluciones con Cal apagada o Acido Sulfúrico

68

Figura 31. Toma de muestras para análisis de la pulpa

Figura 32. Adición de Carbón Activado a la pulpa

Figura 33. Medición del pH de las soluciones

69

Figura 34. Medición del potencial de la solución lixiviada con Tiourea

Figura 35. Lectura de la concentración de oro en la solución

70

EXPERIMENTOS DE ISOTERMAS DE ADSORCIÓN DE ORO CON CARBÓN

ACTIVADO A PARTIR DE SOLUCIONES LIXIVIADAS CON CIANURO DE SODIO

- 700 pmm de NaCN

Velocidad: 664 RPM gr carbón/lt pulpa: 0,5

Conc Au (ppm): 5 gr Carbon añadido : 3

Volumen operacional: 6 lt Conc. NaCN a trabajar (ppm): 700

Tiempo (horas) Conc. Au (ppm)

Conc. NaCN (ppm)

0 5,78 669,9

24 1,35 200,3

26,5 1,33 112,7

30,75 1,095 106,4

40 0,95

42 0,945 68,9

44 0,91

47,5 0,81 56,3

53 0,71

62,5 0,7

64 0,7 31,3

68 0,7


Conc Au (ppm): 5 gr Carbon añadido : 8,4



Conc. NaCN (ppm)

0 5,55 632,3

22 0,252 475,8

24 0,237

25 0,24

26 0,22 419,5

28,5 0,2

30,25 0,206 388,1

31,75 0,19

32,75 0,181

40 0,184 338,1

41 0,182

71




Tiempo (horas) Conc. Au (ppm) Conc. NaCN (ppm)

0 5,62 657,3

17 0,13 400,7

19 0,11

19,5 0,11

20 0,11 394,4

20,5 0,11 350,6

21 0,11 338,1

22 0,11 338,1





0 5,8 632,3

12 0,06 550,9

13 0,05

13,5 0,04

14 0,04

14,5 0,04 513,4

15 0,04

16 0,04

16,5 0,04 469,5

72


Conc Au (ppm): 5 o mayor gr Carbon añadido : 24,6



0 5,62 688,6

11 0,05 494,6

12 0,05

12,5 0,04

13,5 0,04 482,1

14 0,03

14,5 0,03 419,5

15 0,03 413,2

Velocidad: 560 RPM gr carbón/lt pulpa: 5

Conc Au (ppm): 5 o mayor gr Carbon añadido : 30


Tiempo (horas)

Conc. Au (ppm) Conc. NaCN (ppm)

0 6,08 682,39

5 0,08 519,62

6 0,06

7 0,05 469,53

8 0,05

8,5 0,05 438,23

9,25 0,05

9,5 0,05 363,11

10 0,05 363,11

73


Conc Au (ppm): 5 o mayor gr Carbon añadido : 35,4


Tiempo (horas)

Conc. Au (ppm)

Conc. NaCN (ppm)

0 5,94 682,39

4,5 0,05 538,40

5 0,04

6 0,04 525,88

7 0,04 494,58

7,5 0,04

8 0,03

8,25 0,03 450,75

9,25 0,03

74

EXPERIMENTOS DE CINÉTICAS DE ADSORCIÓN DE ORO CON CARBÓN

ACTIVADO A PARTIR DE SOLUCIONES LIXIVIADAS CON CIANURO DE SODIO

- 700 ppm de NaCN

Velocidad: 476 rpm gr carbón/lt pulpa: 5,75 L/S

gr Carbon añadido: 28,75

Tiempo (min) Conc. Au

0 2,8

2 2,41

5 2,03

10 1,66

16 1,27

20 1,04

26 0,8

30 0,65

40 0,49

50 0,38

90 0,2




0 2,8

2 2,55

5 2,27

10 1,98

15 1,73

21 1,43

25 1,23

30 1,1

40 0,9

50 0,72

60 0,61

90 0,34

75




0 3

2 2,81

5 2,67

10 2,42

15 2,27

20 2,25

25 2,16

30 2,04

40 1,83

50 1,63

60 1,5

91 1,18

- 400 ppm NaCN




0 2,8

2 2,62

5 2,19

10 1,74

15 1,39

20 1,14

25 0,94

30 0,77

40 0,55

50 0,37

60 0,32

90 0,32

76




0 2,8

2 2,68

5 2,42

10 2,02

15 1,81

20 1,55

25 1,34

30 1,2

40 0,98

50 0,72

60 0,58

90 0,18




0 2,85

2 2,73

5 2,62

10 2,43

15 2,28

20 2,11

25 1,99

30 1,81

40 1,59

51 1,41

60 1,36

90 1

77

- 200 ppm de NaCN




0 2,74

2 2,52

5 2,16

10 1,7

15 1,38

20 1,05

25 0,84

30 0,68

40 0,45

51 0,3

60 0,25

90 0,11




0 2,74

2 2,57

5 2,28

10 1,9

15 1,66

20 1,42

25 1,24

30 1,05

40 0,82

50 0,61

60 0,53

90 0,28

78




0 2,91

2,5 2,27

5 2,62

10 2,36

15 2,26

20 2,18

25 2,07

30 1,95

40 1,76

50 1,65

61 1,37

90 1,02

79

EXPERIMENTOS DE ISOTERMAS DE ADSORCIÓN DE ORO CON CARBÓN

ACTIVADO A PARTIR DE SOLUCIONES LIXIVIADAS CON TIOUREA

- 6gr/L de Tiourea

Velocidad: 638 rpm gr carbón/lt pulpa: 0.5

gr carbón añadido: 3

Tiempo (horas)

Conc. Au (ppm)

0 3,879

41 3,12

44 3,2040

46 3,058

48 3,099

50 3,154

51 3,198

52 3,095

53 3,145

54 3,177

55 3,076

56 3,029

57 3,037

58 3,016

59 2,946

Velocidad: 560 rpm gr carbón/lt pulpa: 1,4

gr Carbon añadido : 8,4


0 3,192

21 2,223

23 2,131

25 2,063

26 2,016

27 2,152

28 2,142

37,5 2,041

38,5 1,981

40 1,927

42 1,968

44 1,964

46 1,921

48 1,844

50 1,68

80




0 4,41

23 2,48

25 2,441

26 2,356

28 2,33

31,5 2,14

34 2,029

36 1,956

38,5 2,05

40 2,019

42 1,893

44 1,957

46 1,929

47 1,878

48 1,812



Tiempo (horas)

Conc. Au (ppm)

0 4,39

17 2,244

18 2,178

20 2,123

22 2,02

23 2,05

26 1,962

27 1,823

28 1,904

31,5 1,716

34 1,613

36 1,547

38,5 1,565

40 1,539

44 1,543

45 1,505

46 1,521

47 1,467

48 1,445

81



Tiempo (horas)

Conc. Au (ppm)

0 3,131

25 1,181

26 1,11

27 1,081

28 1,023

37,5 0,984

38,5 0,956

40 0,948

41 0,936

42 0,954

43,5 0,919

45 0,93

47 0,873

48 0,866

49 0,819

50 0,82

Velocidad: 414 rpm gr carbón/lt pulpa: 5

gr Carbon añadido : 30

Tiempo (horas)

Conc. Au (ppm)

0 4,41

7,5 2,103

8 2,016

9 1,851

9,5 1,836

12 1,707

14 1,59

17 1,492

82




0 3,845

6 1,451

7 1,405

8 1,364

9 1,303

10 1,184

11 1,186

12 1,172

13 1,123

16 1,01

20 0,926

21 0,883

22,5 0,882

23 0,854

24 0,874

25 0,868

83

EXPERIMENTOS DE CINÉTICAS DE ADSORCIÓN DE ORO CON CARBÓN

ACTIVADO A PARTIR DE SOLUCIONES LIXIVIADAS CON TIOUREA

- 6gr/L de Tiourea



Tiempo (min)

Conc. Au (ppm)

0 4,72

2 4,4

5 4,37

10 4,18

15 4,09

20 3,9

25 3,84

30 3,82

40 3,67

50 3,52

60 3,4

90 3,09


Densidad: 1,096 gr/cc gr Carbon añadido: 18,75

Tiempo (min)

Conc. Au (ppm)

0 4,91

2 4,68

5 4,64

10 4,49

15 4,39

20 4,3

25 4,26

30 4,19

40 4,09

50 3,97

60 3,91

90 3,68

84



Tiempo (min)

Conc. Au (ppm)

0 4,68

2 4,6

5 4,55

10 4,47

15 4,45

20 4,45

25 4,43

30 4,31

40 4,31

50 4,17

60 4,09

90 4,07

- 9gr/L de Tiourea



Tiempo (min)

Conc. Au (ppm)

0 4,8

2 4,58

5 4,39

10 4,15

15 3,91

20 3,79

25 3,72

30 3,64

41 3,45

51 3,35

60 3,04

90 2,63

85



Tiempo (min)

Conc. Au (ppm)

0 4,52

2 4,49

5 4,17

10 4,13

15 3,98

20 3,93

25 3,9

30 3,64

40 3,6

50 3,53

60 3,52

90 3,28



Tiempo (min) Conc. Au (ppm)

0 4,85

2 4,68

5 4,67

10 4,62

15 4,41

20 4,39

25 4,29

30 4,26

40 4,25

50 4,2

60 4,18

90 4,07

86

- 12gr/L de Tiourea



Tiempo (min)

Conc. Au (ppm)

0 3,68

2 3,5

5 3,29

10 2,94

15 2,72

20 2,52

25 2,36

30 2,17

40 1,94

50 1,72

60 1,5

90 1,05



Tiempo (min)

Conc. Au (ppm)

0 3,11

2 2,65

5 2,37

10 2,16

15 2,01

20 1,88

25 1,77

30 1,7

40 1,63

50 1,53

60 1,44

90 1,01

87



Tiempo (min)

Conc. Au (ppm)

0 4,65

2 4,6

5 4,45

10 4,42

15 4,25

20 4,18

25 4,18

30 4,13

40 4,05

50 3,98

60 3,91

90 3,62

iiiiii ii iii

unidad acadÉmica de ciencias quÍmicas y de la salud...

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