Carbon Activado 241836

CURSO: PROCESAMIENTO DE MINERALES INTEGRANTES: LÓPEZ MARTOS, DORIS SOLEDAD LOZANO PINEDO, ANNIE SHARANEYDA MANTILLA QUISPE, PATRICIA MEJIA LIBERATO, ANNY STHEFANNY SANGAY VASQUEZ, CARMEN ROSA UGAZ CASTAÑEDA, CESAR AUGUSTO Ciclo: IX CAJAMARCA, JUNIO DEL 2016

 Abundancia.  Dureza  Estructura inherente de poros  Alto contenido de carbon  Bajo contenido de cenizas  Alto rendimiento en maza durante el proceso de carbonización

ACTIVACIÓN QUÍMICA El método de activación física tiene lugar en dos etapas: carbonización y activación del carbonizado mediante la acción de gases oxidantes como vapor de agua, dióxido de carbono, aire o mezcla de los mismos, siendo el oxígeno activo del agente activante el responsable de quemar las partes más reactivas del esqueleto carbonoso y el alquitrán retenido

ACTIVACIÓN QUÍMICA El método de activación química se caracteriza porque la carbonización y la activación tienen lugar en una sola etapa, llevada a cabo por la descomposición térmica de la materia prima impregnada con agentes químicos, tales como Ácido fosfórico, Cloruro de zinc, Hidróxido de

ACTIVACIÓN POR DESHIDRATACION QUÍMICA

• El carbón activado tiene una estructura similar aunque menos ordenada que la del grafito. A partir de estudios de rayos X se ha sugerido que el carbón activado tiene dos estructuras básicas

• Macroporos: x>100200nm • Mesoporostransición1.6 < x < 100200 nm • Microporos x < 1.6 nm • x es el tamaño característico del poro.

• La actividad del carbón es atribuida a los siguientes efectos

• Los carbones activados han sido divididos en dos grupos: los carbones-H y los carbones-L.

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO Procesamiento de Minerales

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO

Factores físicos que afectan la adsorción

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO

Factores físicos que afectan la adsorción

Mantener el carbón, la solución y los sólidos en suspensión y mantener la mezcla lo más homogénea posible

Maximizar el transporte másico de las especies de aurocianuro hacia la superficie del carbón

Factores Químicos que Afectan la Adsorción.

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO

Factores Químicos que Afectan la Adsorción.

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO

Factores Químicos que Afectan la Desorción

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO

Factores Químicos que Afectan la Desorción

Factores Químicos que Afectan la Desorción

Factores Químicos que Afectan la Desorción Todos los métodos de desorción que se han desarrollado después del Zadra han cuidado de trabajar con un 1 a 3% de soda, NaOH, sea diluido en el eluyente mismo o entregado de una vez en el “remojo”, con lo cual se han asegurado una “alcalinidad protectora” (para evitar la hidrólisis del cianuro), es decir, típicamente pH entre 10,5 y 12. A su vez debe recordarse que los iones hidróxido, OH, son buenos para desplazar el aurocianuro adsorbido, casi tanto como lo es el ión cianuro libre CN-.

Factores Químicos que Afectan la Desorción Solvente s Orgánico s Hay varios solventes orgánicos que influyen poderosamente en la desorción del oro, y que pueden actuar resorbiendo por sí solos, sin la cooperación de otros agentes y a sólo 25ºC, como es el caso del acetonitrilo. En todo caso, la efectividad relativa de varios solventes en la desorción disminuye en el siguiente orden: acetonitrilo> metil-etil-cetona>acetona>>di-metilformamidin>etanol, tal como se aprecia en la figura.

Factores Químicos que Afectan la Desorción Velocidad de Flujo del Eluyente

La velocidad de circulación de flujo del eluyente a través de un carbón se expresa, normalmente, en unidades de “volumen de lecho” (bed volumen = BV) por hora. La cinética de elusión tiende a ser virtualmente independiente de este flujo, cuando se excede 1 BV/h. Sin embargo, la carga de oro residual en el carbón si disminuye con un aumento del flujo, después de un tiempo fijo, tal como se aprecia en la figura

Factores Químicos que Afectan la Desorción Concentración de Oro en la Solución Eluyente La cinética de desorción disminuye y la carga residual de oro en el carbón aumenta, con un incremento de la concentración de oro en el eluyente, según se observa

Factores Químicos que Afectan la Desorción Elución de Otros Metales

En general, en las condiciones usadas para eluir el oro, se eluyen también los demás metales adsorbidos. Sin embargo, cuando hay cantidades importantes de otros metales – como el cobre, e mercurio y plata – surge la posibilidad de hacer una elusión diferencial.

La reactivación implica el tratamiento de carbón agotado en un horno de reactivación a altas temperaturas, de más de 800°C. Durante este tratamiento, los compuestos orgánicos, no deseados en el carbón, son térmicamente destruidos.

Procesamiento de Minerales

TIPOS DE REACTIVACIÓN

Reactivación térmica a vacío • Como su nombre lo indica, es una modalidad de la reactivación térmica en la que se hace vacío, como el objeto de lograr la desorción de ciertos contaminantes que, a presión atmosférica, sufrirían una pirolisis antes de desorberse. Con esto se busca recuperar el adsorbato y evitar su destrucción.

• Al final de la década de los 70s se obtuvo un esclarecimiento de este comportamiento proponiendo las siguientes características de adsorción como las principales: • El ion Au(CN)2- es adsorbido como tal y se adsorbe por electroestática o por fuerzas de Van der Waal’s. • Reducción de Au(CN)2- a oro metálico, el cual se precipita sobre el carbón.

• El compuesto de oro es alterado a alguna otra forma durante el proceso de adsorción. • La extracción de Au(CN)2- y Ag(CN)2- es favorecida por la presencia de electrolitos como CaCl2- y KCl. • El cianuro libre compite por los intersticios con el Au(CN)2-. Adsorción de pares iónicos de Ca [Au(CN)2]2. • La cinética de adsorción y equilibrio de cargado se incrementa con el decrecimiento del pH. La adsorción de oro decrece con el incremento de la temperatura.

Mn+ + nAu(CN)2- = Mn- [Au(CN)2-]n

Donde Ct = concentración de oro en el tiempo,t, y C0 = concentración inicial de oro y mes una constante de velocidad determinada a partir de los datos de adsorción.

Las soluciones de lixiviación usualmente contienen una variedad de iones metálicos y complejos, que incluyen Ag,Cu,Ni, Zn, Fe y Hg los cuales son adsorbidos sobre el carbón activado en distintas proporciones, dependiendo de la concentración de las especies, las propiedades del carbón y las condiciones de la solución. Desde el punto de vista económico, la adsorción de la plata resulta ser importante en muchos casos, sin embargo la adsorción de metales no valiosos va en detrimento de la extracción de oro ya que estas especies compiten con el oro por los sitios activos del carbón.

• a) Lecho fluidizado de múltiples etapas en una sola columna. • b) Lecho fluidizado de múltiples etapas para un juego de columnas en cascada. • c) Lecho fluidizado profundo para una sola columna. • d) Flujo ascendente en lecho fijo (una o múltiples etapas). • e) Flujo descendente en lecho fijo (una o múltiples etapas).

La presencia de cianuro libre en el sistema de adsorción tiene un efecto negativo, ya que reduce la capacidad de cargado de oro sobre el carbón activado. Es probable que el mecanismo de acción del cianuro consista en entrar en competencia por los sitios activos del carbón.Por tanto al aumentar la concentración de cianuro, aumenta la competencia de los iones cianuro con las especies de aurocianuro adsorbidas en el carbón, produciéndose desplazamiento de las especies de aurocianuro.

Por esta razón, en procesos de este tipo se ve la necesidad neutralizar el cianuro (en forma libre y acomplejado) con el fin de obtener resultados aceptables durante la adsorción. Se conocen dos procesos que utilizan el peróxido de hidrógeno para la destrucción oxidante del cianuro libre y los complejos de cianuro. El primer proceso conocido como Proceso Kastone, utiliza una solución de peróxido de hidrógeno al 41% con unos pocos mg/l de formaldehido y cobre

H2O2 + CN = CNO + H2O

DESORCION DE ORO DEL CARBON ACTIVADO El carbón cargado es despojado de los metales preciosos en un circuito denominado “Circuito de Desorción del Carbón”. Este circuito generalmente consta de 4 componentes: 1. Columna de Desorción del carbón. 2. Equipo de concentración del metal. 3. Equipo de manejo del carbón. 4.Equipo de intercambio de calor y calentamiento. Los parámetros claves de operación son:

 Las características del carbón.  La temperatura de la columna de desorción.  La tasa o velocidad de circulación.  Eficiencia del equipo de concentración del metal.

Generalmente la técnica de desorción está basada en la transferencia de masa del complejo aurocianuro, lo cual ocurre por un gradiente de concentración favorable y a elevadas temperaturas. la selección de un proceso de desorción está determinada principalmente por el tamaño de la operación y las condiciones económicas locales. Comúnmente se usan los siguientes métodos de desorción: 1. El proceso atmosférico de Zadra. 2. El proceso de desorción orgánica (con alcohol). 3. El proceso de desorción a alta presión. 4. El proceso de desorción Anglo-Americano. 5. El proceso Micrón para desorción del oro.

Silo de almacenaje de carbón

atmosférico Zadra fue desarrollado por Zadra a comienzos

Celdas de electrodeposición Preparaci ón de agua desolven te

Tanque de solución

desorvente Intercambiador de calor cruzado

de 1950

VENTAJAS  

Bomba

1. Requiere menos cantidad de agua. 2. No requiere controlador de secuencia o instrumentación. 3. Puede tolerar la más baja calidad del agua. 4. Bajo costo de capital

Calentador de la solución

Columna de desorción

El proceso

Carbón cargado

Carbón resorbido

Este proceso fue desarrollado por H.J. Heinen y otros en 1976. Las condiciones de operación son las siguientes:  Solución:

Tiempo corto de desorción y alto grado de la solución desorbida. Baja temperatura, por consiguiente requerimiento bajo de calor. Bajo costo de capital.

o 0,1 % NaCN.

Tanques de acero templado.

o 1% NaOH o 20% p/v de etanol o metanol

 Temperatura: 70 a 80°C  Ciclo de desorción: 5 a 6 horas.  Reactor o columna:

VENTAJAS

de acero

 Circuito: En circuito cerrado con electrodeposición.  La concentración de la solución obtenida puede alcanzar hasta los 1 500 ppm y la solución descargada puede contener solamente unos 4 ppm.

El carbón no requiere activación frecuente. DESVENTAJAS

Alto riesgo de incendio. Altos costos de operación si no se recupera cuidadosamente el alcohol. El carbón debe ser regenerado a vapor o térmicamente, para restaurar su actividad.

fue desarrollado por Ross en 1973 y otros a comienzos de 1970

Este proceso emplea: Alta presión: 350kPa (50 psi). Tiempo de desorción a 2 ó 6 horas. Esto implica la desorción del carbón cargado con una solución que contiene 0,1% NaCN y 1% NaOH Temperatura: 160°.

Lavado acido descarte

3% NaCN 3%NaOH

Carbón cargado

Bomba 3Agua desorción Bomba Desarrollado por R.J. Davidson en la Anglo Laboratorios (AARL),

Solución rica a electrodeposici ón

Columna de desorción

American Research

Solución rica almacenada Bomba

HCI concentrado

Carbón desorbido Bomba

VENTAJAS DEL PROCESO AARL

DESVENTAJAS

El lavado ácido y la desorción es llevado a cabo en medio periodo.

El proceso es más complicado.

Más bajo oro residual cargado en el carbón.

Requiere más instrumentación sofisticada para operación automatizada.

Operación a más baja temperatura y presión. Mínima transferencia de carbón con degradación reducida. Operación menos sensible. Costos de operación más bajos. Muy buena desorción. La solución puede ser alimentada a un circuito de precipitación con zinc.

Tanque o columna más sofisticada si se efectúa un lavado ácido a alta temperatura en el mismo reactor. Requiere de una buena agua para una eficiente desorción y es particularmente sensible a la presencia de calcio y magnesio.. La solución de desorción no puede ser reciclada.

Flujo metro de condensado

Calentador de condensado

Reactor de desorción

Entrada de metanol

Enfri. de agua

Condensado

Salida de vapor de agua

Vap or

Condensador

Tubo de alivio Tanque compensación Condensado después enfriamiento

Válvula P/R

Descarga solución de desorción

Recuperación de metanol

Reducción de presión

Indicador de nivel

VENTAJAS. El proceso de desorción, recuperación del metanol y la reactivación, son todos llevados a cabo en una sola columna. Produce soluciones de alta ley de oro y plata, las cuales dan altas eficiencias de corriente en la etapa de electrodeposición. Estas altas concentraciones de oro permiten una separación casi completa de oro y plata del cobre en la celda electrolítica. Terminado el proceso el carbón descargado ensaya menos de 200 g/t de carbón en un tiempo de 15 a 20 horas. Durante la electrodeposición, el oro y otros metales se depositan en una delgada hoja de aluminio que posteriormente se disuelve en solución de hidróxido de sodio. El producto de oro puede ser llevado a un sistema de acuñación, haciendo innecesaria la instalación de hornos. El carbón tratado es automáticamente reactivado a un 60 - 80% del valor de un nuevo carbón.

Factores Químicos que Afectan la Desorción

ADSORCION DE ORO SOBRE CARBON ACTIVADO

Factores Químicos que Afectan la Desorción

Factores Químicos que Afectan la Desorción

Factores Químicos que Afectan la Desorción Todos los métodos de desorción que se han desarrollado después del Zadra han cuidado de trabajar con un 1 a 3% de soda, NaOH, sea diluido en el eluyente mismo o entregado de una vez en el “remojo”, con lo cual se han asegurado una “alcalinidad protectora” (para evitar la hidrólisis del cianuro), es decir, típicamente pH entre 10,5 y 12. A su vez debe recordarse que los iones hidróxido, OH, son buenos para desplazar el aurocianuro adsorbido, casi tanto como lo es el ión cianuro libre CN-.

Factores Químicos que Afectan la Desorción Solvente s Orgánico s Hay varios solventes orgánicos que influyen poderosamente en la desorción del oro, y que pueden actuar resorbiendo por sí solos, sin la cooperación de otros agentes y a sólo 25ºC, como es el caso del acetonitrilo. En todo caso, la efectividad relativa de varios solventes en la desorción disminuye en el siguiente orden: acetonitrilo> metil-etil-cetona>acetona>>di-metilformamidin>etanol, tal como se aprecia en la figura.

Factores Químicos que Afectan la Desorción Velocidad de Flujo del Eluyente

La velocidad de circulación de flujo del eluyente a través de un carbón se expresa, normalmente, en unidades de “volumen de lecho” (bed volumen = BV) por hora. La cinética de elusión tiende a ser virtualmente independiente de este flujo, cuando se excede 1 BV/h. Sin embargo, la carga de oro residual en el carbón si disminuye con un aumento del flujo, después de un tiempo fijo, tal como se aprecia en la figura

Factores Químicos que Afectan la Desorción Concentración de Oro en la Solución Eluyente La cinética de desorción disminuye y la carga residual de oro en el carbón aumenta, con un incremento de la concentración de oro en el eluyente, según se observa

Factores Químicos que Afectan la Desorción Elución de Otros Metales

En general, en las condiciones usadas para eluir el oro, se eluyen también los demás metales adsorbidos. Sin embargo, cuando hay cantidades importantes de otros metales – como el cobre, e mercurio y plata – surge la posibilidad de hacer una elusión diferencial.

La reactivación implica el tratamiento de carbón agotado en un horno de reactivación a altas temperaturas, de más de 800°C. Durante este tratamiento, los compuestos orgánicos, no deseados en el carbón, son térmicamente destruidos.

Procesamiento de Minerales

TIPOS DE REACTIVACIÓN

Reactivación térmica a vacío • Como su nombre lo indica, es una modalidad de la reactivación térmica en la que se hace vacío, como el objeto de lograr la desorción de ciertos contaminantes que, a presión atmosférica, sufrirían una pirolisis antes de desorberse. Con esto se busca recuperar el adsorbato y evitar su destrucción.

Reactivación térmica y condiciones para que sea rentable

En el horno de reactivación, suceden los siguientes fenómenos de manera secuencial:

En relación a la rentabilidad del proceso de reactivación térmica, la tecnología actual puede hacer atractivo al la instalación de un horno propio cuando su consumo de carbón es superior a 250 – 500 Kg/día, siempre y cuando no exista cerca un fabricante de CAG que brinde el servicio de activación.

Requerimientos técnicos y legales para reactivar térmicamente un CAG cuando se considera residuo peligroso

El área del proyecto comprende las zonas altas de este distrito, a una altitud que varía entre los 2,800 y 3,811 m, y la zona limítrofe con los distritos de Catache y Calquis y Tongod (provincia de San Miguel de Pallaques).

TRABAJOS DE EXPLORACION

Los trabajos de exploración realizados en el área del proyecto, han permitido determinar la factibilidad de desarrollar dos yacimientos de mineral oxidado llamados San Pedro Sur y Pampa Verde. 

Los recursos minables de estos dos depósitos son: • Toneladas de mineral total: 17’414,000 Tn métricas. • San Pedro Sur: 9’364,000 Tn métricas. • Pampa Verde: 8’050,000 Tn métricas. • Ley promedio de oro: 0.88 gr por Tn métricas. • Ley promedio de plata: 6.60 gr por Tn métricas. • Total de onzas de oro contenidas: 492,688 oz. • Recuperación del oro: 66% • Total de onzas de oro producidas: 325,174 oz. • Relación de desbroce (desmontemineral): 0.67 (San Pedro Sur); 0.93 (Pampa Verde).

El mineral es lixiviado y la solución rica es procesada en una planta de adsorción, desorción y regeneración de carbón (ADR). El precipitado electrolítico es fundido para la obtención de barras doré (plata y oro).

Este proceso permite extraer el mineral con un ritmo de producción promedio de 15,000 Tn métricas SD, obteniendo como producto final anual aproximadamente 100,000 oz de oro y 200,000 oz de plata. La inversión estimada es del orden de US$ 30 millones hasta el inicio de las operaciones, y de US$ 20 millones adicionales durante la misma, totalizando de esta manera una inversión de US$ 50 millones.

El área del proyecto comprende 8,926 ha y en ella se encuentran las instalaciones, con excepción de las canteras y su ruta de acarreo que comprenden 129.43 ha adicionales.

OPERACIONES

La etapa de operación considera la extracción del mineral y el desmonte, producto del trabajo en los tajos San Pedro Sur y Pampa Verde, el tratamiento de mineral mediante lixiviación en pilas y el procesamiento en la planta ADR.

PROCESAMIENTO DE LA SOLUCION

PLANTA ADR (Adsorción, Desorción, Reactivación). Flujo solución

1,005

m3/h

Ley solución Au

0.66

gr/m3

Ciclo lixiviación

120

días

Fuerza CN

70.00

ppm

Riego CN

10.96

lit/h-m2

pH riego

12.04

Consumo Cal

1.63

Kg/Ton

Presa Bramadero

512,000

m3

Fundición

Procesamiento de Minerales