MX2010013717A - Electrorecuperacion de oro y plata a partir de soluciones lixiviantes mediante deposito catodico y anodico simultaneo. - Google Patents

Abstract

La presente invención está relacionada con la industria minera, de tratamiento de minerales y materiales que contengan oro y plata. Específicamente se relaciona con un proceso para la recuperación de oro y plata, a partir de soluciones de tiosulfato y de tiourea, mediante un proceso de electrólisis con depósito metálico simultáneo en cátodo y ánodo. Las ventajas de la presente invención con respecto a las del estado de la técnica radican en que la nuestra tiene una mayor velocidad y el consumo energético es considerablemente menor en comparación con lo observado en celdas convencionales. La electrólisis se lleva a cabo trabajando en las zonas de potencial que permiten, en el cátodo la reducción de la plata u oro y en el ánodo la oxidación del ligando.

Description

ELECTRORECUPERACIÓN DE ORO Y PLATA A PARTIR DE SOLUCIONES LIXIVIANTES MEDIANTE DEPÓSITO CATÓDICO Y ANÓDI- CO SIMULTÁNEO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con la industria minera, de tratamiento de minerales y materiales que contengan oro y plata. Específicamente se relaciona con un proceso para la recuperación de oro y plata, a partir de soluciones lixiviantes, mediante un proceso de electrodepósito anódico y catódico similtáneo Posteriormente la solución ya despojada puede ser recirculada a una nueva etapa de lixiviación .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La recuperación de oro y plata a partir de los minerales que los contienen se ha realizado por diferentes métodos; entre los más utilizados se encuentran los tratamientos pirometalúrgicos en los que al adicionar una considerable cantidad de energía, una parte del mineral es oxidado liberando así a los metales preciosos. Siendo la gran cantidad de esta energía, el principal inconveniente de este proceso, porque finalmente se va a ver reflejado en los costos de operación .

Por otro lado los métodos h i d ro metal ú rg i co s se caracterizan por su alta selecti idad, así como por su consumo energético y de reacti-vos relati amente bajos. La obtención de oro y plata mediante este método se ha realizado desde hace más de cien años utilizando cianuro y oxigeno como agente complejante y oxidante respectivamente; a pesar del alto rendimiento de este sistema, el tratamiento de minerales complejos, asi como las restricciones en materia am-biental, han propiciado la investigación sobre sistemas lixiviantes que puedan competir con el cianuro sin las desventajas de éste.

El tiosulfato en presencia de cobre y la combinación de tiourea con disulfuro de formamidina (Poisot-Diaz, M.E., González, I. y Lapi-dus, G.T. (2008), " Effect of Copper, Iron and Zinc lons on the Se-lective Electrodeposition of Dorée from Acidic thiourea Solutions", Hydrometallurgy 2008, Eds. C.A. Young, P.R. Taylor, C.G. Ander-son y Y. Choi, Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Inc. (SME), Littleton, Colorado, U.S. A., ISBN: 978-0-87335-266-6, pp. 843-848 y Alonso-Gómez, A.R. y Lapidus, G.T. (2008), "Pretreat-ment for Refractory Gold and Silver Minerals before Leaching with Ammoniacal Copper Thiosulfate", Hydrometallurgy 2008, Eds. C.A. Young, P.R. Taylor, C.G. Anderson y Y. Choi, Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Inc. (SME), Littleton, Colorado, U.S. A., ISBN: 978-0-87335-266-6, pp. 817-822.) son dos sistema químicos mediante los cuales es posible lixiviar oro y plata a partir de minerales en los que el cianuro ha resultado ineficaz o con eficiencias bajas. Del mismo modo, se ha encontrado que es posible recuperar los valores en su forma metálica mediante electrodepósito di-recto en ambos sistemas (A. Alonso. G.T. Lapidus e I. González, A strategy to determine the potential interval for selective silver electrodeposition from ammoniacal thiosulfate solutions Hydrome-tallurgy, Volume 85, Issues 2-4, March 2007, Pages 144-153); sin embargo esta recuperación se realiza en reactores de geometría compleja (F.C. Walsh, C. Ponce de León y C.T. Low, The rotating cilynder electrode ( CE) an its application to the electrodeposition of metáis, Australian Journal of Chemistry, 58, (4), 246-262 y A. Alonso, G.T. Lapidus e I. González, Selective silver electrosepara-tion from ammoniacal thiosulfate solutions using a rotating cylinder electrode reactor (RCE), Hydrometallurgy, Volume 92, Issues 3-4, June 2008, Pages 115-123) y con un consumo de energía que hace de este sistema de separación un punto poco atractivo desde la perspectiva económica y financiera.

En este punto es importante mencionar una característica propia de los sistemas de tiourea y tiosulfato: ambos complejantes pueden oxidarse en potenciales cercanos al potencial de reducción de plata (Figuras 1 y 2), los diagramas para el sistema de oro son similares con ambos ligantes. Esto origina la formación de una región estrecha de potencial en la cual los iones A g ( I ) y Au(l) son solubles. Es debido a ello que las condiciones en las que se realizan tanto la lixiviación como la electroseparación deben ,ser controladas con precisión. Esto podría implicar una gran desventaja frente a otros sistemas y es el motivo por el cual se han utilizado reactores con membrana para evitar el contacto de las soluciones que contienen a estos ligantes con el ánodo.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es el de proporcionar un proceso para la separación selectiva de oro y plata a partir de soluciones lixiviantes de tiosulfato o tiourea, mediante electrodepósito anódico y catódico simultáneo, aumentando asi la velocidad del proceso.

Otro de los objetivos es lograr lo anterior con una mínima afectación a la composición de la soluciones, para que estas puedan ser recirculadas a la etapa de lixiviación.

Aún otro objetivo de la presente invención se tiene el uso eficiente de la energía eléctrica.

Otros objetivos y ventajas de la presente invención podrán ser aparentes a partir del estudio de la siguiente descripción y los dibujos que se acompañan con fines exclusivamente ilustrativos y no limitativos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a solucionar el problema de la separación de oro y plata a partir de soluciones lixiviantes de tio-sulfato y tiourea, proporcionando una mejora a los tradicionales reactores electroquímicos utilizados actualmente. Esta mejora se caracteriza por el uso novedoso del proceso de depósito metálico anódico y catódico de forma simultánea en un monoreactor, utilizando una placa de cobre comercial como ánodo, y como cátodo una placa de titanio.

Las condiciones que permiten este proceso resultó del análisis la Figura 1 donde se puede notar que la región en la que se presenta el complejo soluble Ag(S203) 23_ se encuentra dentro de una zona de estabilidad de plata metálica; al disminuir el potencial por debajo de -110 mV, la especie Ag ( I ) se reduce formando Ag°, este es un proceso típico de obtención de metales por vía electrolítica. Lo interesante de este diagrama es que al aumentar el potencial a valores menos negativos que -50 mV, parte del tiosulfato es oxidado, desestabilizando el complejo soluble y formando plata metálica.

Este fenómeno es el que se plantea aprovechar en la presente patente y que no ha sido reportado anteriormente para estos ligantes o algún otro.

El empleo de un proceso de electrodepósito anódlco y catódico simultáneo de plata y oro metálicos, permitirá un uso más eficiente de la energía eléctrica, dentro de reactores electroquímicos de geometría simple sin membrana, además de que será posible realizar este proceso de separación en tiempos menores a lo observado en reactores convencionales.

Para un mejor entendimiento de las características de la presente invención, esta descripción es acompañada como parte integrante de la misma, por dibujos con carácter ilustrativo más no limitativo, mismos que se describen a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama de tipo Pourbaix en el que se muestran las zonas de predominancia de la especie soluble Ag(S2Ü3)23"y de la especie metálica Ag°.

La Figura 2 es un diagrama de tipo Pourbaix en el que se muestran las zonas de predominancia de la especie soluble Ag(Tu)3 + (com- piejo tiourea-plata), y de la especie metálica Ag° La Figura 3 muestra un esquema de lixiviación-electrodepósito para la obtención de oro y plata que se utiliza en la presente inven-ción.

La Figura 4 es un diagrama que muestra el sistema de recirculación en el cual se encuentra el reactor electroquímico utilizado.

La Figura 5 muestra un diagrama esquemático de la celda electro-química en la que se realiza el depósito anódico y catódico simultáneo.

La Figura 6 es una representación gráfica del cambio de concentración de plata a lo largo del tiempo de lixiviación.

La Figura 7 muestra la representación gráfica del cambio de concentración de plata durante el electrodepósito en una celda con depósito anódico y catódico simultáneo.

La Figura 8 es una gráfica en la que se compara el cambio de concentración de plata para las lixiviaciones 1, 2 y 3.

La Figura 9 muestra la comparación del cambio de concentración de plata durante las electrólisis 1, 2 y 3.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION El proceso de electrodepósito simultáneo al que se refiere la presente solicitud se realiza de acuerdo al esquema ilustrado en la Figura 3: • Una solución de tiosulfato o tiourea cargada con iones oro y plata, proveniente de la etapa de lixiviación (100) y después de haber sido filtrada (200) es introducida al reactor electroquímico (300).

• Una vez que el proceso de electro-depósito ha finalizado, el cátodo (312, Figura 5) y el ánodo (313, Figura 5) son sacados del reactor y raspados mecánicamente para obtener el oro y plata metálicos. La solución es recirculada a una nueva etapa de lixiviación (301).

El electrodepósito se realiza en un esquema de recirculación como el mostrado en diagrama de la Figura 4, en el que la solución car-gada se coloca en un reservorio (320) y es bombeada hacia el reactor con una bomba peristáltica (330) hasta el reactor electroquímico (310) y por gravedad regresa al reservorio.

EJEMPLOS EJEMPLO 1 Con el fin de ampliar la comprensión acerca de la presente invención, a continuación se detalla un ejemplo, en el que se utilizó un sistema como el esquematizado en la Figuras 3 a 5. Como cátodo se empleó una placa de titanio de 60 cm2 de área geométrica expuesta; por su parte el ánodo consistió en una placa de cobre con un área total de 60 cm2.

Como se muestra en la Figura 3, la primera etapa es la lixiviación de oro y plata a partir de un mineral o concentrado, utilizando una solución en este caso de tiosulfato cuya composición se describe en la Tabla 1. El pH se ajustó a 10.0 con NH4OH.

Tabla 1. Composición de la solución lixiviante Las solución fue preparada con reactivos de grado analítico utilizando agua desionizada ( 1 x 10 0 MQcm- ). Se utilizaron 500 mL de esta solución y se puso en contacto con 3.75 g de un concentrado de flotación con una proporción de plata de 21 kg/t con un tamaño de partícula de -10 µ m . Después de 6 horas de agitación continua, la solución se separó del sólido mediante filtrado y posteriormente se colocó en un reactor comoel esquematizado en las Figuras 4 y 5.

Durante el electrodepósito se utilizó un flujo de 1.1 L/min, y un voltaje de celda de 100 mV, con este valor el potencial en el cáto-do es de -260 mV vs el electrodo normal de hidrógeno (NHE), el cual es el adecuado para obtener un depósito selectivo de plata sobre este electrodo.

En la Figura 6 se puede observar una representación gráfica del incremento de la concentración de plata a lo largo del tiempo de lixiviación, alcanzado el máximo aproximadamente en 120 minutos, para después mantenerse sin cambios importantes.

El cambio de la concentración de plata a lo largo del tiempo de electrólisis se presenta en forma de gráfico en la Figura 7. Durante los primeros 15 minutos se observa un descenso brusco de la concentración de plata, el cual se suaviza posteriormente hasta alcanzar valores inferiores a 10 mg/L. La corriente registrada a lo largo de todo el experimento fue de 0.01 A, lo cual combinado con el voltaje de celda aplicado se traduce en un consumo de 0.004Wh.

Considerando además que la masa depositada fue aproximadamente 0.065 g, el consumo energético es de 0.062Wh por gramo de plata depositada.

Al finalizar la etapa de electrodepósito la solución fue recirculada a una nueva etapa de lixiviación con concentrado fresco, bajo las mismas condiciones que las descritas anteriormente. De esta forma el procedimiento se repitió hasta completar tres ciclos completos.

En la Figura 8 se encuentra una representación gráfica de la comparación de los resultados de las lixiviaciones 1, 2 y 3 observándose un incremento en la velocidad y en la concentración máxima de plata en las lixiviaciones 2 y 3 con respecto a la 1, posiblemente debido a la estabilización de los equilibrios en los que partici-pan el tiosulfato y el los iones Cu(ll) y Cu(l).

Por otro lado, las electrólisis 2 y 3 (lineas discontinua y punteada de la Figura 9) muestran tendencias muy similares a la 1 (línea continua) sólo diferenciadas por el valor inicial que depende de la etapa de lixiviación. En los tres casos se alcanzan valores menores a 10 mg/L de plata en 4 horas aproximadamente.

Estos resultados muestran claramente que la solución de tiosulfato puede ser recirculada después de la etapa de electrodepósito a una nueva etapa de lixiviación, además al menos durante tres ci- dos continuos no es necesario reacondicionar la solución; además durante las tres electrólisis, la corriente se mantuvo constante en 0.01 A, conservando el gasto energético observado desde el primer ciclo. El consumo del ánodo fue despreciable después de los tres ciclos de electrodepósito.

Finalmente es importante mencionar que se realizaron pruebas de difracción de rayos X a los depósitos obtenidos en el ánodo y el cátodo, encontrándose en ambos casos exclusivamente plata en su estado metálico.

El invento ha sido descrito suficientemente como para que una persona con conocimientos medios en la materia pueda reproducir y obtener los resultados que mencionamos en la presente Inven-ción. Sin embargo, cualquier persona hábil en el campo de la técnica que compete el presente invento puede ser capaz de hacer modificaciones no descritas en la presente solicitud, no obstante, si para la aplicación de estas modificaciones en una estructura determinada o en el proceso de manufactura del mismo, se requiere de la materia reclamada en las siguientes reivindicaciones, dichas estructuras deberán ser comprendidas dentro del alcance de la invención.

Claims (2)

R E I V I N D I C A C I O N E S Habiendo descrito el invento se considera como una novedad y se reclama por tanto, lo contenido en la siguiente reivindicación.

1. Electrólisis para la recuperación de oro y plata a partir de soluciones lixiviantes de tiosulfato o tiourea caracterizada por realizarse mediante un depósito metálico simultáneo en las superficies del cátodo y del ánodo, trabajando en las zonas de potencial que permiten, en el cátodo la reducción de la plata u oro y en el ánodo la oxidación del ligando.

2 . Electrólisis para la recuperación de oro y plata a partir de soluciones lixiviantes de tiosulfato o tiourea caracterizada porque la solución tiene la siguiente composición de aditivos: R E S U M E N La presente invención está relacionada con la industria minera, de tratamiento de minerales y materiales que contengan oro y plata. Específicamente se relaciona con un proceso para la recuperación de oro y plata, a partir de soluciones de tiosulfato y de t i o u re a , mediante un proceso de electrólisis con depósito metálico simultáneo en cátodo y ánodo. Las ventajas de la presente invención con respecto a las del estado de la técnica radican en que la nuestra tiene una mayor velocidad y el consumo energético es considerablemente menor en comparación con lo observado en celdas convencionales. La electrólisis se lleva a cabo trabajando en las zonas de potencial que permiten, en el cátodo la reducción de la plata u oro y en el ánodo la oxidación del ligando.