"Aplicación de la Lixiviación a presión a minerales arsenopiríticos que contienen oro para estabilizar el arsénico" Juan A. Corcuera Urbina TECSUP

Transcripción

1 "Aplicación de la Lixiviación a presión a minerales arsenopiríticos que contienen oro para estabilizar el arsénico" Juan A. Corcuera Urbina TECSUP

2 ÍNDICE ANTECEDENTES Procesamiento minerales arsenopiríticos Impacto del As en la calidad ambiental. Impacto del As en la salud pública. ESTABILIZACIÓN DEL ARSÉNICO Solidificación / Estabilización por relleno en pasta. Disposición final como Escorodita. OBTENCIÓN DE LA ESCORODITA TRABAJO EXPERIMENTAL Equipo y materiales empleados. Parámetros de lixiviación Resultados CONCLUSIONES

3 ANTECEDENTES

4 PROCESAMIENTO DE MINERAL DE ORO ARSENOPIRÍTICO La principal ocurrencia mineralógica del oro es como oro nativo y de tamaño fino en forma de inclusiones dentro de otros minerales, arsenopirita principalmente. El mineral de oro refractario se procesa por tostación. Así mismo en la industria metalúrgica, el arsénico es un subproducto del proceso de la fundición de diversos minerales metálicos como de cobre plomo, zinc

5 Impacto del As en la calidad ambiental CALIDAD AMBIENTAL DE AS EN EL AGUA EN ZONA INFLUENCIA CMLO LA OROYA Fuente: Proyecto El Mantaro Revive

6 Impacto del As en la calidad ambiental Estudio comparativo de As en el aire La Oroya Antigua Valor Límite en Canadá Fuente: Proyecto El Mantaro Revive

7 Impacto del As en la calidad ambiental CALIDAD AMBIENTAL EN AS EN EL SUELO EN ZONA INFLUENCIA CMLO LA OROYA Fuente: Proyecto El Mantaro Revive

8 TOXICIDAD DEL ARSÉNICO Cáncer* Cáncer de piel Cáncer de pulmón Cáncer de vejiga Toxicidad del Arsénico No-Cáncer Efectos en la piel Efectos gastrointestinales Efectos cardiovasculares Efectos neurológicos El arsénico inorgánico es un conocido carcinógeno humano. Los efectos ocurren dependiendo de la dosis y de la duración de la exposición.

9 Impacto del As en la salud pública CONSECUENCIAS DE LA EXPOSICIÓN CRÓNICA AL ARSÉNICO El paciente desarrolló una hiperpigmentación severa posterior a la ingesta prolongada de agua contaminada con arsénico. (Fotografía cortesía de la Fundación del Arsénico, USA) Queratosis por arsénico en las palmas de las manos de un paciente que consumió agua contaminada por un largo periodo (fotografía cortesía del Dr. Joseph Graziano).

10 Impacto del As en la salud pública CONSECUENCIAS DE LA EXPOSICIÓN CRÓNICA AL ARSÉNICO Cáncer de piel (arriba) en la palma de un paciente que ingirió agua contaminada con arsénico de un pozo por un largo periodo (Fotografía cortesía de la Fundación del Arsénico, USA) Muestra un riñón con padecimiento de cáncer, por una exposición al arsénico

11 ESTABILIZACIÓN DEL ARSÉNICO

12 QUÍMICA DEL ARSÉNICO El Arsénico (As) existe en varios estados de oxidación (Shih y Lin, 2003): As (V), arseniato (AsO 4-3 ) ; As (III), arsenito (AsO 2- ); As (0), y As (-III), arsina. Arseniato y arsenito son las formas más extendidas de arsénico se producen en el medio ambiente natural. As (III) es la forma más tóxica de arsénico, seguido de As (V). As (III) se muestra como 25 a 60 veces más tóxico que el As (V) y se ha informado a ser más móvil en el medio ambiente (Luna et al., 2008).

13 QUÍMICA DEL ARSÉNICO Por su toxicidad el arsénico debe ser estabilizado antes de su descarga para evitar impactos ambientales en el ecosistema circundante. solidificación / estabilización (S / S), eliminación en forma de Escorodita,

14 ESTABILIZACIÓN DEL ARSÉNICO Solidificación / Estabilización (S / S) del As por relleno en pasta El proceso consiste en mezclar los residuos que contiene arsénico con cemento Portland, formando una pasta. Se deposita la mezcla sobre mantas impermeables, geomembranas y geotextiles. La solidificación de la mezcla permite al As encapsularlo convirtiéndolo en mucho menos móvil, soluble y tóxico. El sólido monolítico exhibe estabilidad a largo plazo y mínima lixiviación. DEPÓSITO DE TRIÓXIDO DE ARSÉNICO COMPLEJO METALÚRGICO - LA OROYA

15 ESTABILIZACIÓN DEL ARSÉNICO Disposición final de arsénico en forma de Escorodita Escorodita o cristales de arsenato férrico dihidratado (FeAsO 4 2H 2 O): baja solubilidad, estabilidad alta inclusive a ph ácido excelentes características de dihidratación Estabilidad de la Escorodita Toxicity Characteristic Leaching Procedure

16 OBTENCIÓN DE LA ESCORODITA

17 SÍNTESIS DE LA ESCORODITA 2FeAsO 4.2H 2 O Reacciones obtención Escorodita desde Arsenopirita I. 4FeAsS + 11O 2 + 2H 2 O 4HAsO 2 + 4FeSO 4 II. 4FeSO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O III. 2HAsO 2 + O 2 + 2H 2 O 2H 3 AsO 4 IV. 2H 3 AsO 4 + 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 O 2FeAsO 4.2H 2 O + 3H 2 SO 4

18 SÍNTESIS DE LA ESCORODITA 2FeAsO 4.2H 2 O 1. 4FeAsS + 11O 2 + 2H 2 O = 4HAsO 2 + 4FeSO FeSO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2 = 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O 3. 2HAsO 2 + O 2 + 2H 2 O = 2H 3 AsO H 3 AsO 4 + 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 O = 2FeAsO 4.2H 2 O + 3H 2 SO 4

19 SÍNTESIS DE LA ESCORODITA 2FeAsO 4.2H 2 O 1. 4FeAsS + 11O 2 + 2H 2 O = 4HAsO 2 + 4FeSO FeSO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2 = 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O 3. 2HAsO 2 + O 2 + 2H 2 O = 2H 3 AsO H 3 AsO 4 + 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 O = 2FeAsO 4.2H 2 O + 3H 2 SO 4

20 SÍNTESIS DE LA ESCORODITA 2FeAsO 4.2H 2 O 1. 4FeAsS + 11O 2 + 2H 2 O = 4HAsO 2 + 4FeSO FeSO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2 = 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O 3. 2HAsO 2 + O 2 + 2H 2 O = 2H 3 AsO H 3 AsO 4 + 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 O = 2FeAsO 4.2H 2 O + 3H 2 SO 4

21 TRABAJO EXPERIMENTAL

22 REACTOR AUTOCLAVE - LABORATORIO TECSUP Diseñado para alcanzar los 250 C y 1,000 psi de presión interna.

23 Trabajo Experimental - Tecsup MINERAL CONCENTRADO DE ORO ARSENOPIRÍTICO %As %Fe %S Au, g/tm Nota: el contenido de plata alcanza los 230,3 g/tm.

24 PARÁMETROS DE LIXIVIACIÓN A PRESIÓN Mineral concentrado arsenopirítico Parámetros Peso muestra, g. 68,2 P80 75 µ Temperatura, C 130 a 220 Presión Parcial O 2, atm 7 ph de la pulpa 0,5 a 5.5 Agitación, r.p.m. 500 % sólidos 20 Tiempo, horas 1 a 3.5

25 % Extracción del As desde el mineral a la solución Tiempo, min % Trabajo Experimental - Tecsup

26 Trabajo Experimental - Tecsup Filtración de producto lixiviación Soluciones a diferentes condiciones

27 Trabajo Experimental - Tecsup Residuo sólido de lixiviación (150 C formación de azufre y 220 C formación de hematita)

28 Trabajo Experimental - Tecsup Formación cristales escorodita Cristales escorodita, lixiviación realizada a 220 C

29 CONCLUSIONES

30 CONCLUSIONES Es posible estabilizar el arsénico transformándolo en arseniato férrico di-hidratado FeAsO 4.2H 2 O (escorodita). El Centro de Protección Geo-Ambiental de Japón (Geo-Environmental Proteccion Center) calculó, en pruebas de lixiviación empleando soluciones de ácido sulfúrico a ph 2, que la escorodita se disolvería 20 ppm en un periodo de 500 años y 100 ppm en el periodo de 5,000 años La disolución del arsénico desde la arsenopirita requiere aproximadamente 3 horas. ph 2, presión parcial de oxígeno de7atmósferas y temperatura de 220 C. El arseniato férrico precipita por sobresaturación a ph 3 y a temperatura controlada de 80 C formando escorodita. La tecnología de lixiviación a presión demuestra que es muy versátil para procesar minerales refractarios por que permite adecuar fácilmente la temperatura, presión y ph requeridos para obtener algún producto específico.

31 GRACIAS.