usos del tisulfato y tiourea en la disolución del oro
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USOS DEL TIOSULFATO Y TIOUREA HIDROMETALURGIA II
INDICE
Usos del tiosulfato y tiourea en la disolución del oro
Tiosulfato
Ventajas
Desventajas
Tiourea
Oxidación de la tiourea
USOS DEL TIOSULFATO Y TIOUREA EN LA DISOLUCIÓN DEL ORO
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La lixiviación con tiourea en condiciones ácidas disuelve el oro, formando
complejos catódicos que permiten extracciones hasta del 99 %, la
reacción química general reportada por Gonen y Korpe, es la siguiente:
Au + 2CS (NH2)2→ Au (CS (NH2) 2)2+ +e
Pyper and Hendrix, determinan que la velocidad de disolución está
supeditada a la concentración de la tioruea, usando iones de hierro
presentes en el ácido sulfúrico es un sistema muy eficaz. Los iones
forman complejos de hierro – tiourea presentándose una velocidad de
disolución del oro fuertemente determinada por el pH.
La literatura reporta que la lixiviación con tiourea aún es incipiente, se
presenta un alto consumo de tiourea por la oxidación que repercute
en un alto costo comparado con la cianuración.
La catálisis electroquímica de la disolución del oro en tiosulfato de
amonio con presencia de iones de cobre, fue investigada por Aylmore and
Muir, los cuales reportan la lixiviación bajo las reacciones químicas
siguientes:
Au + 5S2 O3 2- + Cu (NH3)4 2
-→ Au(S 2O3)2 3+
4NH3 +Cu(S 2O3)3 5-
2Cu (S2O3)3 5- + 8NH3 + 1/2O2 + H 2O → 2Cu (NH3)4 2
+ +2OH− +
6S2O3 2 –
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El alto consumo de agente lixiviante es el inconveniente de este
procedimiento, Zipperian, reporta pérdidas hasta del 50 % de
tiosulfato de amonio usando compuestos de cobre como agente
oxidante; sin embargo sigue siendo una técnica alternativa para
proteger el medio ambiente. En la actualidad no existe un proceso sencillo
y asequible de lixiviación con tiosulfato de amonio.
Para la cementación del lixiviado de oro y plata contenido en
soluciones de cianuro, desde los años 80 se usa el proceso Merril
Crow. Las reacciones ocurridas durante la cementación se describen a
continuación:
2Au (CN) 2− +2e → 2Au + 4CN- Zn + 4CN−→ Zn (CN)4 2- + 2e
Los reportes indican que la cementación del oro se hace a pH entre 8 –
10, sin embargo las impurezas de plomo, cobre, níquel, arsénico, antimonio
y sulfuros, se cementan también.
Las recuperaciones del oro presentes en las soluciones de tiourea,
tiosulfato y tiocianato, se realizan con borohidratos de sodio. Soluciones
del 12 % en peso de NaBH4 y del 40% en peso NaOH presentan
resultados de reducción de oro a estado metálico presente en soluciones
ácidas de tiourea a temperatura ambiente.
Otro método de recuperación de oro presente en soluciones lixiviadas, se
realiza a partir de compuestos orgánicos. Zhao estudió la recuperación del
oro presente en soluciones de tiosulfato utilizando el compuesto
alkylphosphorusesters y adicionando amoníaco.
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Comparación de métodos para la recuperación de metales preciosos
presentes en desechos electrónicos.
TIOSULFATO
El tiosulfato tiene la propiedad de acomplejar el oro y la plata; el tiosulfato
de amonio, es (NH4)2S2O3, se utiliza como fertilizante.
VENTAJAS:
La presencia de cobre es necesario para el proceso lo cual es perjudicial en
el caso del cianuro, el complejo de oro- tiosulfato no se adsorbe por el
carbón, lo cual es una ventaja frente a minerales de tipo carbonáceo.
DESVENTAJAS:
Dificultades inherentes con la química de disolución, métodos adecuados
de recuperación han limitado mayor progreso del método, el proceso
requiere la presencia de cobre y amoniaco para lograr velocidades de
lixiviación muy altas. Este tipo de lixiviación se recomienda especialmente
para un mineral argentífero que contenga manganeso.
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La limitación principal de Tiosulfato parecería consistir en su aplicabilidad
(la mayoría de pruebas han sido realizados en minerales tipo carbonáceos).
Similar a la Tiourea, la reacción de lixiviación es muy sensible al potencial
de pH y Redox. El Tiosulfato es también inherentemente metaestable y se
descompone fácilmente a sulfato por una serie de especies de oxígeno –
azufre (principalmente tetrationato) y sulfuros. Por consiguiente, su
reutilización no parecería ser posible. Sin embargo, la oxidación
(desintoxicación) a sulfato es posible, pero esto sería sumamente costoso
ya que la demanda química de oxígeno sería considerable y los costos
operativos aumentarían significativamente puesto que cuatro moles de
oxígeno son requeridas por mol de Tiosulfato para obtener sulfato. El uso
de Tiosulfato como un lixiviante alternativo ha pasado de escala de
laboratorio a una escala piloto archivado en una aplicación en Nevada,
USA. Actualmente está por entrar en operación una Planta de
Tiosulfatación en el oriente de Bolivia. El pH de operación varía entre 8 y
11.
La reacción de disolución del oro está dado por:
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TIOUREA
La tiourea CS (NH2)2, probablemente en la actualidad ha recibido la mayor
atención como lixiviante alternativo para el oro y plata. El más fuerte interés
en la tiourea es atribuido por la cinética extremadamente rápida asociada
con la lixiviación ácida de tiourea del oro y plata. Sin embargo alto consumo
de tiourea y problemas de pasivación, en superficies recubiertas da como
resultado eficientes bajas de lixiviación en muchos casos. La tiourea es un
compuesto orgánico. Los cristales que se disuelven en agua dan una
solución acuosa estable en soluciones ácidas. A 298°K una solución
saturada contendrá aproximadamente 142g/l de tiourea, investigaciones
realizadas del proceso de lixiviación y recuperación de plata y oro con
soluciones de tiourea electro- oxidada y mejoras al proceso de lixiviación
de plata y oro con soluciones de tiourea, realizadas por investigadores que
desarrollaron esta patente encontraron la invención que está relacionada
con la industria minera y de tratamiento de minerales.
La lixiviación de oro con tiourea es una alternativa viable y es considerada
como un potencial sustituto para la cianuración. La lixiviación de minerales
de oro con solución ácida de tiourea fue evaluada, obteniéndose
velocidades de reacción y de recuperación semejantes a los obtenidos con
cianuro.
La recuperación de oro a partir de soluciones ácidas de thiourea ha sido
evaluada con el uso de carbón activado, re-extracción y electrodeposición.
Se cree que el oro se absorbe en el carbón como complejo oro – tiourea.
Se encontró que la adsorción en el carbón activado es influenciada por la
concentración de la tiourea. También tienen gran influencia en la fijación del
oro los iones de Cu2+ y Ag+ presentes en solución, esto debido
probablemente a la compartición de espacios de fijación dentro del carbón.
Cantidades pequeñas de Fe+2 o de Fe+3 no afectan significativamente la
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adsorción del oro; sin embargo, a concentraciones mayores de Fe2+ (2 g/L)
se reduce la fijación del oro en el carbón.
La re-extracción del oro del carbón activado se efectuó utilizando alcohol
isopropílico. Luego, por electrodeposición, se obtuvo oro al estado metálico.
La recuperación total del oro fue del 85 %.
Tecnológicamente el proceso proporciona resultados semejantes a los de la
cianuración. Los costos de tratamiento con tiourea son más elevados, pero
presenta la ventaja de ser más amigable con el medio ambiente.
Tiene mayores ventajas que el cianuro sobre todo en minerales refractarios.
Es el lixiviante alternativo que mayor atención ha recibido por parte de los
investigadores interesados en la lixiviación de oro y plata. Este interés se
debe sobre todo a dos factores: (1) Es mucho menos tóxica que el cianuro y
(2) Altas tasas iníciales de disolución.
Las principales características inherentes del proceso son:
• Operación en medio ácido, pH entre 1.5 y 3.0
• Posibilidad de usar varios agentes oxidantes, entre ellos el Fe3+.
La disolución de oro involucra la formación de un complejo catiónico a
diferencia de la cianuración que es un complejo aniónico.
El mecanismo de reacción está dado por las siguientes etapas:
La reacción global de disolución para la formación del complejo catiónico
está representado por:
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El oro forma un fuerte complejo catiónico con la tiourea en solución ácida.
Para niveles de lixiviación significante se requiere un potencial alto (mayor
de 0.4 V), para lo cual el Fe3+ o H2O2 se pueden utilizar. La reducción de
O2 es muy lenta a este potencial y por lo tanto el aire no resulta muy
adecuado.
OXIDACIÓN DE LA TIOUREA
Los oxidantes usados para la disolución del oro en soluciones ácidas de
tiourea también oxidan la tiourea; siendo el primer producto el disulfuro de
formamidina. Este compuesto se forma rápidamente con peróxido de
hidrógeno, pero lentamente con iones férricos.
En presencia de agentes oxidantes, la tiourea reacciona para formar
disulfuro de formamidina:
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Diagrama Eh - pH del sistema ternario Fe - SC(NH2)2 - H2O.
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Los mecanismos por los cuales tiourea es oxidada a disulfuro de
formamidina son aún inciertos. El disulfuro de formamidina es de por si un
agente oxidante muy poderoso y juega un rol muy importante en la
lixiviación del oro
Luego de que la tiourea se oxida a disulfuro de formamidina, el segundo
paso es la degradación irreversible de este último a azufre elemental,
cianamida y varios productos conteniendo azufre.
Con potenciales en soluciones mayores a 0.4 V se observó una disminución
de disolución de oro lo que fue atribuido a una disminución de
concentración de tiourea y a un recubrimiento de la superficie de oro por los
productos oxidados de tiourea. Potenciales por debajo de 0.4 V producirán
superficies de oro limpias, en cuanto que encima de este valor fueron
observadas superficies oscuras, sugiriendo la presencia de azufre
elemental. Una de las sugerencias para superar este problema es la adición
de agentes reductores, como SO2, a fin de mantener el potencial de
solución en niveles suficientemente bajos.
La presencia de azufre elemental en solución podría causar la pasivación
de partículas de oro en el mineral, inhibiendo la lixiviación. Es conocido que
la adición de SO2 puede regenerar tiourea a partir del disulfuro de
formamidina. En realidad, el SO2 es un reductor selectivo de disulfuro de
formamidina.
Los iones Fe3+ son necesarios para la oxidación del oro, ecuación (2) y a
su vez, también oxidan a la tiourea, ecuación (5). Esta última ecuación
indica que al incrementar el Fe3+ de la solución (con el consecuente
incremento del potencial) la oxidación de la tiourea se incrementa y que, al
aumentar la concentración de los iones H+, (disminución del pH), se reduce
la oxidación de la tiourea por los iones Fe3+. De esto resulta que será
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conveniente limitar la concentración de iones Fe3+ y fijar valores bajos de
pH para reducir los costos de consumo de tiourea.
Cuando el pH se incrementa sobre ciertos valores, el ion férrico puede
precipitar como hidróxido y la tiourea puede ser oxidada a DF. El DF es un
agente oxidante pero después de una cierta concentración este podría
descomponerse produciendo azufre elemental, tal como se mostró en las
ecuaciones
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