Estudio integral del comportamiento de la cianuración de plata en concentrados minerales Público Deposited
This thesis shows an integral study of cyanide leaching of the silver contained in two concentrates (Real del Monte and Las Torres). This work was developed applying electrochemical techniques, leaching in stirred batch reactors and mathematical model simulations. Despite the fact that both concentrates contained the same total amount of silver, it was found, by leaching, that the silver velocity extraction was faster and more complete in the Real del Monte as compared to the Las Torres concentrate. SEM analysis applied to the concentrates revealed the presence of just one mineralogical phase in Real del Monte and four in Las Torres. With respect to the leach residues, in the first concentrate; silver phases were not detected, while in the second case refractory phases still remained (three of four phases). In order to establish a strategy to quickly evaluate the degree of refractoriness of the concentrates, a voltammetric study of the different concentrates was performed, using carbon paste electrodes. This method was applied both to the concentrates (Real del Monte and Las Torres) as well as to high purity phases: one in silver sulfide and the other in iron sulfide. It was found that, even though the amount of silver was small compared to the quantity of iron contained in the concentrates, it was possible to distinguish the leachable and refractory silver phases by applying electrochemical techniques. Also, it is possible to identify the influence of iron sulfide in these concentrates. In other hand, silver sulfide leaching was described using a mathematical model, adjusting just one kinetic parameter for all of the leaching experiments performed. This parameter was the fourth Damnköhler number, which was evaluated from the model and used to calculate the silver leaching velocity in the cyanide systems. At the same time, the oxidation velocity of silver sulfide was determinated using both the Evans’ diagrams and polarization curves. The reaction velocity values obtained through the use of the Evans’ diagrams were compared to that estimated from the leaching model, at the same conditions. Both results differed by three orders of magnitude (higher in the case of the Evans’ diagrams). This huge difference was due to the fact that the silver sulfide oxidation and the oxygen reduction, obtained electrochemically in separate experiments, modify the interfacial pH in a different manner that when both processes (redox) occur simultaneously (leachings). An electrochemical study was applied to study the oxygen reduction, in the presence of the concentrate and the oxidation of this in the presence of oxygen (polarization curves), in order to simulate the leaching processes. Despite this, the value of the reaction velocity value resulted two orders of magnitude higher than that obtained in the leaches (model). This behaviour indicates that the electrochemical methods still do not consider the entire complex phenomenon which occurs during the leaching process. The integral study developed in this work established the importance of performing a combined analysis including the experimental results (electrochemical and leaching) and the model, in order to complete a phenomenological study of the behaviour of silver contained in each sulfide concentrate.
En este trabajo, se muestra un estudio integral de la extracción de plata por cianuración contenida en dos concentrados minerales (Real del Monte y Las Torres), mediante la aplicación de técnicas electroquímicas, lixiviaciones en reactores de tipo tanque agitado por lotes y simulaciones de un modelo matemático aplicado. En las lixiviaciones, se determinó que la velocidad de extracción de plata fue más rápida y completa para Real del Monte que en Las Torres, a pesar de que ambos concentrados contenían la misma cantidad de plata total. La aplicación del análisis de SEM a los concentrados, reveló la presencia de una fase mineralógica en Real del Monte y de cuatro fases de plata en Las Torres. En los residuos de lixiviación, en el primer concentrado, no se observó la presencia de plata, mientras que en el otro, permanecieron las fases refractarias a la cianuración (tres de cuatro). Con el fin de establecer una estrategia para poder evaluar rápidamente la refractariedad de un concentrado mineral, se llevó a cabo un estudio voltamperométrico en diferentes concentrados minerales, utilizando electrodos de pasta de carbono. La técnica se aplicó tanto a los concentrados de Real del Monte y Las Torres, como a dos concentrados de alta pureza: uno en sulfuro de plata y el otro en sulfuro de hierro. Se determinó que aún cuando la cantidad de plata es muy pequeña, comparada con la de hierro (Real de Monte y Las Torres), es posible mediante técnicas electroquímicas detectar las fases lixiviables y refractarias de plata en los concentrados minerales, así como la influencia del sulfuro de hierro contenido éstos. Por otro lado, fue posible describir la lixiviación de sulfuro de plata a partir de los concentrados mediante un modelo matemático, ajustando únicamente un parámetro cinético para todas las livixiaciones realizadas. El parámetro cinético ajustado fue el número de Damnköhler, el cual fue calculado del modelo. Este valor sirvió para la evaluación de la velocidad de lixiviación de la plata en los sistemas de cianuración. Simultáneamente, se determinó la velocidad de oxidación del sulfuro de plata utilizando, tanto los diagramas de Evans, como las curvas de polarización. Los valores de velocidad de reacción obtenidos por medio de los diagramas de Evans, se compararon, a condiciones similares, con el valor estimado por el modelo. Los valores de la velocidad de reacción del sulfuro de plata resultaron ser distintos entre sí y tres órdenes de magnitud mayores que aquél que se obtuvo en los sistemas de lixiviación (modelo matemático). Esta gran diferencia fue atribuida al hecho de que tanto la oxidación del sulfuro de plata, como la reducción del oxígeno, llevadas a cabo electroquímicamente, modifican el pH interfacial de forma distinta a la modificación que ocurre cuando los dos procesos (redox) se llevan a cabo simultáneamente (lixiviaciones). Para simular los procesos de lixiviación, se llevó a cabo un estudio electroquímico de la reducción de oxígeno en presencia del concentrado y la oxidación de éste, en presencia de oxígeno (curvas de polarización). A pesar de esto, el valor de la velocidad de reacción es de dos órdenes de magnitud mayor que aquél obtenido en las lixiviaciones (modelo). Lo anterior indica que los métodos electroquímicos utilizados todavía no consideran todos los fenómenos que ocurren durante el proceso de lixiviación. El estudio integral desarrollado en este trabajo, establece la importancia de realizar un análisis combinado de los resultados en los sistemas experimentales (electroquímicos y de lixiviación) y de modelado, para complementar el estudio fenomenológico del comportamiento de plata contenida en cualquier concentrado en sulfuros.
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