Laboratorio de Hidrometalurgia de los Metales Preciosos – Determinación de la pureza de cianuro.
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA, GEOGRÁFICA Y CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA METALÚRGICA
“PRÁCTICA 02: DETERMINACIÓN DE LA PUREZA DE CIANURO DE SODIO” CURSO: LABORATORIO DE HIDROMETALURGIA DE LOS METALES PRECIOSOS PROFESOR: Ing. Ángel Azañero Ortiz ALUMNO:
JEAN PAUL PADILLA FABIAN CÓDIGO: 131 60 137
HORARIO: Viernes 5:00 – 9:00 pm.
CIUDAD UNIVERSITARIA-UNMSM Lima, 08 de julio del 2017.
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ÍNDICE INTRODUCCION .................................................................................................................................. 3 OBJETIVO ............................................................................................................................................ 4 MARCO TEORICO ................................................................................................................................ 5 PARTE EXPERIMENTAL ....................................................................................................................... 8 PROCEDIMIENTO ................................................................................................................................ 8 CÁLCULOS Y RESULTADOS ................................................................................................................ 10 CUESTIONARIO ............................................................................................................................ 11 CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 14 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................ 15 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................... 16
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INTRODUCCION El cianuro es un anión monovalente de representación CN-. El mismo contiene el grupo cianuro (:C≡N:), que consiste de un átomo de carbono con un enlace triple con un átomo de nitrógeno. El cianuro sumamente utilizado en el ámbito industrial, para la lixiviación en la denominada cianuración de minerales con oro y plata, logrando eficiencias elevadas y relativamente en poco tiempo de reacción, asimismo es muy conveniente debido a su bajo costo. Además, se emplea en la galvanoplastia de electrodeposición de zinc, oro, cobre y especialmente plata y de uso en la producción de plásticos de base acrílica. En todos estos procesos, y sobre todo en la cianuración de minerales, es de fundamental importancia el control de la concentración de las soluciones cianuradas para lograr la optimización de los mismos procesos, asimismo es de magna importancia, también conocer la pureza de la sal de cianuro empleada. En el presente informe, se expone el procedimiento para la determinación de la pureza de cianuro, dato que será necesario para el posterior laboratorio de cianuración de un mineral de oro.
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OBJETIVO Determinar la pureza del cianuro que se usará en la cianuración de minerales de metales preciosos, así como familiarizarse con los reactivos químicos. Conocer los cuidados o recomendaciones técnicas para realizar una buena determinación de cianuro libre.
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MARCO TEORICO El cianuro es un anión monovalente de representación CN-. El mismo contiene el grupo cianuro (C≡N), que consiste de un átomo de carbono con un enlace triple con un átomo de nitrógeno. Los compuestos orgánicos que poseen un grupo funcional -C≡N adosado a un residuo alquilo son denominados nitrilos según la nomenclatura IUPAC. Puede formar parte de moléculas de gas como el cianuro de hidrógeno (HCN), el cloruro de cianógeno (CNCl), o el bromuro de cianógeno (CNBr) o encontrarse en complejos cristalinos tetraédricos como el cianuro de sodio (NaCN) o el cianuro de potasio (KCN). Es utilizado en el ámbito industrial, minero, en la galvanoplastía de electrodeposición de zinc, oro, cobre y especialmente plata y de uso en la producción de plásticos de base acrílica. Es muy tóxico, potencialmente letal. Las soluciones de Cianuro tienen factores muy importantes que influyen en la lixiviación con Cianuro, una de ellas es la pureza o concentración de la solución de Cianuro cuyas características óptimas aumentan la solubilidad del Oro en dichas soluciones. La solución de Cianuro con proporción más eficaz es de 0.05 a 0.07 % CN- para menas de Oro, para menas de Plata 0.3 % y para soluciones de Oro-Plata la fuerza esta entre 0.5 -0.7%. Por ello, es de vital importancia la determinación exacta de la concentración o fuerza del cianuro en las soluciones de cianuración, así como la pureza de la sal de cianuro. Preparar solución de nitrato de plata, determinar la pureza del cianuro, y control de la fuerza de cianuro durante la cianuración convencional a partir de la siguiente reacción: AgNO3 + 2 NaCN
→
AgNa(CN)2 + Na2NO3
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EL CIANURO EN LA EXTRACCION DE ORO Como se mencionó, el proceso de Cianuración es el mayormente empleado por la industria minera para la extracción de Oro. En general, consiste en agitar o regar el mineral con una solución de cianuro. La cianuración es una lixiviación, se le denomina así ya que se usan sales de cianuro. EL CIANURO EN LA LIXIVIACION La solución diluida de NaCN es utilizada en un circuito cerrado de riego por aspersión para disolver el oro. La solución enriquecida, luego es bombeada hacia la planta de proceso donde se separan los metales de la solución cianurada, regresando ésta, después de ser acondicionada (ajuste químico), nuevamente, al área de lixiviación para que continúe disolviendo el oro. Debemos recordar que en el proceso de lixiviación EL CIANURO ESTA EN CIRCUITO CERRADO.
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PARTE EXPERIMENTAL
Materiales y equipos
- Potenciómetro - Bureta automática acaramelada de 50 ml - Balanza digital
Reactivos
- NaCN - AgNO3
PROCEDIMIENTO Para la realización de esta práctica se debe tener en cuenta y seguir los pasos:
Preparamos la solución de NaCN: 0.1gr de NaCN en 25 ml de agua destilada.
Según la relación anterior para NaCN, la solución titulante será de AgNO3 cuya concentración es aproximadamente 4.33gr/Litro.
En nuestro laboratorio, la solución titulante de AgNO3 ya se encontraba preparada lista para su empleo. Sin embargo, se explicará brevemente su preparación.
Pesar 4.3335 gr AgNO3
Vertir en un recipiente rotulado y aforamos a 1 l. de solución con AGUA DESIONIZADA (libre de cloro) y homogeneizar la solución.
Colocar en frasco oscuro para evitar que sea alcanzada por la luz, la cual propicia la descomposición del compuesto AgNO3.
Titulación de la solución cianurada.
Trasvasar el titulante de AgNO3 a una bureta de precisión. Jean Paul Padilla Fabian
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Proceder a titular la solución de NaCN con la solución de AgNO3.
Dejar caer un flujo regular de solución titulante maniobrando con la llave de la bureta.
La solución se irá tornando blanco lechoso debido a la formación del compuesto AgCl (debido al cloro presente en el agua de la solución cianurada), en el punto en que toda la solución haya virado hasta dicho color, y sin retorno de coloración será el fin de la titulación.
Anotar el volumen gastado de solución titulante (AgNO3) en el punto exacto del fin de la reacción..
La pureza del Cianuro para nuestro volumen gastado dio 96.78 % CN-.
Volumen gastado: Durante el Desarrollo del Laboratorio cada alumno peso su muestra de aprox 0.100 gr y luego midió el Volumen gastado, llegando a los siguientes resultados: 1. 38.6(ETHEL) 2. 38.9(MARQUINA) 3. 39(SARMIENTO) 4. 38.8(BRYAN) 5. 38.5(PADILLA) 6. 38.7(AZAÑERO)
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CÁLCULOS Y RESULTADOS Factor de conversión: (C) 2 NaCN + AgNO3
=
Na Ag(CN)2
+ NaNO3
2 moles NaCN ---------- 1 mol AgNO3 98 gr. NaCN ---------- 169.9 gr. AgNO3 X
---------- 4.333 gr. AgNO3
X = 2.5 gr. NaCN
(1L) 1000ml ---------- 4.333 gr. AgNO3 1 ml ----------
X
X = 0.004333 gr. AgNO3
98gr. NaCN ---------- 169.9 gr. AgNO3 X
---------- 0.004333 gr. AgNO3
X = 0.0025 gr. NaCN / ml AgNO3
%Pureza de cianuro = gramos NaCN titulados / gramos pesados * 100 …. (*) gr NaCN titulado = Volumen gastadoAgNO3 (ml) * 0.0025gr NaCN/ml AgNO3 Volumen gastado promedio= 38.75 ml AgNO3 Gramos NaCN titulado = 38.75ml AgNO3 x 0.0025grNaCN /mlAgNO3 EN LA IGUALDAD (*) %PUREZA = ( 38.75x0.0025grNaCN titulados/ 0.1gr NaCN pesados )x100 %PUREZA = 38.75 x 0.0025 x 1000 %PUREZA DE LA SAL DE CIANURO NaCN= 38.75 x 2.5 = 96.875%
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CUESTIONARIO 1. ¿Para qué sirve los reactivos mencionados y como se usa cada uno de ellos? Cianuro de sodio: Para la cianuración de minerales con contenidos de metales preciosos Au y Ag. Se usa en soluciones diluidas y a pH alcalino mayor a 10. Es el más empleado para la cianuración debido a su bajo costo y mayor contenido de cianuro. Cianuro de potasio: Para la cianuración de minerales con contenidos de metales preciosos Au y Ag. Se usa en soluciones diluidas y a pH alcalino mayor a 10. Ioduro de potasio: Indicador de viraje para la determinación de la fuerza o concentración de cianuro en soluciones cianuradas, mediante la titulación con Nitrato de plata. Cianuro de calcio: Se puede usar como lixiviante de minerales de oro y plata, pero no es conveniente, debido a que forma demasiado Ca(OH)2 compuesto insoluble que tiene efecto negativo en la eficiencia de la cianuración. Polvo de zinc/aluminio: Para el proceso Merril & Crowe, en el que se precipita el oro de la soluciones ricas cianuradas, obteniendo así el cemento de oro o de plata. Carbón activado: Para la adsorción de oro y plata y con ello elevar concentración de oro y plata en las soluciones cianuradas y también realizar la purificación de dichas soluciones. Ácido sulfúrico: Sirve como modificador de pH en procesos de lixiviación en el rango ácido. Se emplea en la lixiviación de minerales oxidados de cobre, así como en la lixiviación de otros minerales ya sean de zinc, cobalto, indio, uranio, entre otros. Mercurio metálico: Se emplea en la amalgamación de oro nativo para la formación de una amalgama. Ácido clorhídrico: Se emplea en el lavado ácido del carbón activado, luego de cumplido el tiempo de adsorción de oro y plata de las soluciones cianuradas. Se realiza dicho lavado para disolver ciertos elementos y compuestos indeseables que disminuyen la capacidad de carga del carbón activado ya que ocupan sitios en su área superficial adsorbente (Es por ello, parte de la reactivación del carbón). Además sirve para purificar la solución obtenida por la posterior desorción. Junto con el HNO3 forma en agua regia, empleada en el análisis químico del oro.
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Peróxido de hidrógeno (H2O2): Se emplea en el proceso PAL, en el cual el H2O2 sirve como oxidante, el que proporciona el medio oxidante requerido para la cianuración (reacción de oxidación) del oro y plata. Además sirve para oxidar minerales sulfurados y evitar así el consumo excesivo de cianuro. Su uso óptimo permite la obtención de mayores recuperaciones de los metales preciosos en menores tiempos de reacción. Sin embargo, se requiere un análisis costo-beneficio. Ácido nítrico: Junto con el HCl forma en agua regia, empleada en el análisis químico del oro. El HNO3 solo disuelve la plata, para su respectivo análisis químico. Se puede emplear en pretratamientos de oxidación de minerales refractarios de oro, con oro presente en matriz sulfurada ya sea como exsolución o en solución sólida. Por ejemplo: Proceso NITROX, ARSENO, entre otros.
Oxido de plomo.- Litargirio, se emplea en el análisis de oro y plata por vía seca. El PbO al reducirse, proporciona el plomo metálico, el que colecta el oro y la plata y los asienta al fondo del crisol. (NaCl) Sal.- Se emplea como parte del FLUX para la determinación de oro y plata por vía seca o FIRE ASSAY. Al fundirse actúa formando una cobertura de los compuestos fundidos líquidos, así se previene la oxidación con el medio ambiente. Nitrato de plomo.- Tiene el efecto de acelerar la lixiviación de oro. Thiourea (CS (NH2)2).- Se puede emplear como lixiviante de oro. Reactivo menos tóxico que el cianuro. Inconveniente de que requiere altos consumos. Acetato de plomo.- Se puede emplear en la optimización del proceso de precipitación de oro y plata con polvo de zinc Merrill Crowe Fenolftaleina.- En general, se emplea como indicador en las titulaciones de neutralización ácido-base. En hidrometalurgia, se emplea como indicador en la titulación para la determinación de cal libre ya sea con ácido oxálico (5.62gr H2C2O4/litro) o HCl como titulante con Normalidad conocida. Cloruro estañoso.- Un uso es en análisis químico de hierro total, actúa como compuesto reductor de los iones férricos Fe3+, para obtener todo el hierro en forma Fe2+.
2. Describa el método para calcular el % de CaO útil y cal total. El procedimiento para la determinación de cal útil o libre es similar a la del cianuro libre, tan solo se cambia el reactivo titulante AgNO3 por H2C2O4.
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Para la determinación de CaO útil o libre se toma cierto volumen, por lo general 25 ml, de la solución cianurada (puede ser la solución que acaba de titularse con AgNO3 para determinación de NaCN), se adiciona 2 gotas indicador fenolftaleína (4gr de sal fenolftaleína en 100ml de etanol al 96%) a la solución y se procede a titular con H2C2O4 (ácido oxálico con concentración 5.62gr/litro), con lo que se obtendrá un factor de 0.0025grCaO/mililitro de H2C2O4. Realizando los respectivos cálculos se obtiene la cal libre. El procedimiento para la determinación de la pureza de la cal, se obtiene de manera similar a la determinación de pureza de NaCN. 3. ¿Qué otros reactivos son útiles en lixiviación ácida y/o alcalina? LIXIVIACIÓN ALCALINA: KCN (pH = mayor a 10) AMONIO-CIANURO Ph=10.5) TIOSULFATO DE AMONIO (pH=10) LIXIVIACIÓN ÁCIDA: TIOCIANATO (pH =1.5-2.5) TIOUREA (pH = 1.4 -1.8) 4. Pureza del cianuro estudiado, %Pureza = 96.875%
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CONCLUSIONES Se aprendió el procedimiento y la técnica para la determinación de la pureza de la sal de cianuro. La pureza determinada de la sal de cianuro fue de 96.875% La determinación de la fuerza o concentración de cianuro y la pureza de la sal es de vital importancia en la hidrometalurgia de los metales preciosos.
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RECOMENDACIONES
El método utilizado en la determinación de la pureza del cianuro es por volumetría, siendo el Nitrato de Plata el mejor titulante para la determinación de la pureza del Cianuro.
El factor de conversión para la ecuación realizada es 0.0025 gr. NaCN por ml de solución de AgNO3
La titulación se debe realizar cuidadosamente para encontrar el punto exacto del viraje y no varíe posteriormente el resultado.
Tapar y no tener expuesto la solución de Nitrato de plata a la luz, ya que puede producir su descomposición. Se puede almacenar en frascos oscuros para el mismo fin.
Cometer los errores menos posibles, ya que alteran el resultado final, Como perdidas en la toma de pesos, lectura del volumen gastado, en el enrasado, etc.
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BIBLIOGRAFIA
Azañero, O.A. ‘Apuntes del curso de hidrometalurgia de los metales preciosos’ -2016-2
Azañero, O. A. ‘Flotación y Concentración de Minerales’; Primera edición 2015.
Marsden, J.O. and House, C.I., The Chemistry of Gold Extraction, 2nd Edition, Society of Mining, Metallurgy and Exploration (SME), Littleton, CO, 2006. Young, C.A., Cyanide: Just the Facts, Department of Metallurgical and Materials Engineering, Montana Tech, Butte Montana, 2001.
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