Efectos iones

Cianuración de Oro y Plata

De acuerdo a Mellor (1923), los alquimistas del siglo XVIII, disolvieron oro en una solución acuosa de KCN, también se menciona que Scheele (1783) y después Bagration (1843) notaron la acción solvente de soluciones acuosas de cianuro alcalino sobre el oro.

En 1887 los señores MacArthur y Forrest observaron y reconocieron todo lo anteriormente expuesto y aplicaron la disolución pero para menas auríferas, proceso que revoluciono la industria minera en cuanto al oro.

Posteriormente los soviéticos (1940-60) descubrieron un reactivo no-toxico (Plaksin y Kozhukhova) como la thiourea (NH2.CS.NH2) en presencia de oxígeno extraía oro de menas mejor que el cianuro.

El oro y la plata presentan mecanismos de disolución por cianuración que son muy parecidos entre sí, es por tal motivo que la mayoría de estudios se realizan indistintamente con cualquiera de los dos metales, entendiéndose que lo dicho para uno también se aplica para el otro. En efecto, dado que ambos suelen presentarse acompañados entre sí en la naturaleza, no resulta muy extraño que la química de su recuperación sea muy semejante.

TERMODINAMICA DEL PROCESO

Para comprobar los mecanismos fisicoquímicos de la lixiviación del oro y la plata, es necesario recurrir a una revisión de sus principales propiedades termodinámicas y en particular de sus estados estables y metaestables, representados clásicamente en los diagramas de Pourbaix, que relacionan el potencial de oxido – reducción (Eh) del metal con el pH del medio.

Dada la nobleza de estos metales estos diagramas son simples

Para el caso de la plata tenemos

1)             Ag+ + e 🡪 Agº                           eth = 0.78 + 0.06log[Ag+]

2)        Ag2O + 2H+ + 2e 🡪 2Agº + H2O        eth = 1.18 - 0.06pH y

3)        Ag2O + 2H+ 🡪 2Agº + H2O                pH = 6.38 - log[Ag+]

Para el oro tenemos que

1)        Au+  +  e 🡪 Auo                                eth =  1.83 - 0.0591log[Au+]

2)        Au3+ + 3e 🡪 Auo                                eth = 1.52 - 0.0197log[Au3+]

3)        Au(OH)3 + 3H+ + 3e 🡪Au0 + 3H2O      eth = 1.457 - 0.0591pH

4)        AuO2 + H2O + H+ + e 🡪Au(OH)3               eth = 2.630 - 0.0591pH

y para la zona de estabilidad del agua tenemos:

2H2O + 2e 🡪 2OH- + H2                        eth = 0.0591 - 0.0295logPH2

O2 + 4H- + 4e 🡪 2H2O                eth = 1.228 - 0.0591pH + 0.0147logPO2

Ahora veamos lo que sucede a los campos de estabilidad de la plata y del oro en presencia de iones de CN-

Si agregamos NaCN al agua tendremos las siguientes relaciones de equilibrio

log[CN-] = log[NaCN]total -log{1 + 10(pH-9.4)} + pH-9.4        

Esta relación se usará para construir el diagrama Ag-CN--H2O, Au-CN--H2O,

Ahora veamos lo que sucede al reaccionar la plata con los iones CN-

Ag+ + 2CN- 🡪 AgCN2-                        pCN = 9.4 + 0.5log[Ag+]/[Ag(CN)2-]

AgCN2- + e 🡪 Agº + 2CN-                eth = -0.664 - 0.12log[CN-]

y que es lo que sucede con el oro:

Au+ + 2CN- 🡪 AuCN2-                        pCN = 19 + 0.5log [Au+]/ [Au (CN)2-] 

AuCN2- + e 🡪 Auº + 2CN-                eth = -0.96 - 0.12log [CN-]

El diagrama es construido para         [NaCN]T=10-2 M, [Au(CN)2-]=[Ag(CN)2-]=10-4 M

Además, considerando la siguiente reacción:

CNO- + 2H+ + 2e 🡪 CN- + H2O        eth=-0.144 - 0.06 pH + 0.03log(CNO-/CN-)

En función a estas relaciones tenemos se obtiene el siguiente diagrama

Estos diagramas muestran que compuestos como Au(OH)3; AuO2, HAuO3-2 y también el ión Au+3 requieren elevados potenciales redox (superiores al de la descomposición del oxigeno) para formarse. La lixiviación del oro metálico es, por lo tanto, muy difícil a causa de su gran estabilidad.

En el diagrama Au-H2O-CN, no obstante, la reacción, Au (CN)2- + e = Au + 2CN- se lleva a cabo dentro de los limites de estabilidad del agua. El campo de estabilidad del complejo aurocianuro está limitado por una recta que inicialmente, muestra una pendiente pronunciada (efecto de la hidrólisis del cianuro a pH menor de 9) tornándose luego casi horizontal debido a la acción oxidante del oxígeno en medio básico, hecho que a su vez permite que se haga efectiva la reacción de lixiviación por formación de aurocianuros. En el mismo gráfico se puede observar que los compuestos Au(OH)3, Au3+ y HAuO32- son reducidos por la introducción del cianuro.

[pic 1]

SOLUBILIDAD DE ORO Y PLATA EN SOLUCIONES DE CIANURO

Hay muchas teorías que tratan de explicar los mecanismos de disolución de oro y plata en soluciones de cianuro, pero las más aceptadas son las siguientes:

• Teoría de Elsner’s (1846). Es el primero en reconocer que el oxigeno es necesario para la disolución de oro en soluciones de cianuro:

4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O 🡪 4NaAu(CN)2 + 4NaOH

La disolución de la plata puede ser representada por una reacción similar.

• Teoría de Janin (1882, 1892). No acepta el hecho de que el oxigeno es esencial para la disolución y es un convencido de que el hidrogeno esta involucrado durante el proceso de acuerdo a la reacción siguiente:

2Au + 4NaCN + 2H2O 🡪 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2

Posteriormente Maclaurin (1893) y Christy (1896) concluyeron que la teoría de Janin es termodinámicamente imposible y ratificaron la teoría de Elsner’s experimentalmente.

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