Minería y Metalurgia

Ácido de Caro

El ácido de Caro es un oxidante líquido de fórmula H₂SO₅ producido por la mezcla de ácido sulfúrico (H₂SO₄) y peróxido de hidrógeno (H₂O₂) concentrados.

En la oxidación de cianuros reacciona muy rápida y eficientemente - tanto en efluente clarificado cuánto en pulpas.

Utilización Industrial 

Ácido de Caro tuvo su utilización en procesos industriales iniciada en procesos de lixiviación oxidativa de los minerales de uranio en 1989 en Australia. A partir de 1997 comenzó a ser utilizado también en la detoxificación de aguas residuales que contienen cianuro, ya siendo adoptado en plantas de extracción de oro en Francia, Perú, Brasil y Estados Unidos.

Generación in situ de Ácido de Caro

La producción de Ácido de Caro ocurre de acuerdo con la siguiente reacción:

H₂SO₄ + H₂O₂ → H₂SO₅ + H₂O

Esta reacción es esencialmente instantánea y altamente exotérmica. Así que, en condiciones en que los dos reactivos son mezclados a temperatura ambiente, produce la mezcla que contiene ácido de Caro alcanza temperatura en el rango de 110-120 ºC.

El ácido de Caro es producido en el propio lugar de aplicación en un generador patentado por Solvay/ Peróxidos que es simple, compacto, y que no requiere de refrigeración. El ácido de Caro producido es alimentado caliente y se concentrado directamente en el tanque de tratamiento de efluentes.  

El ácido de Caro es un potente oxidante, el cual debe ser usado inmediatamente después de su generación, siendo contraindicado su armazanamento, porque, con el tiempo, se descompone en:

H₂SO₄ + ½ O₂ (g)

Boletim Tecnico Mineria

Lixiviación de Minerales de Oro y Plata

En la lixiviación de minerales de oro, puede ser ventajoso suplementar la cantidad de oxígeno disuelto en la solución de lixiviación durante la percolación de las pilas.

Dependiendo del tipo de mineral y / o altitud por encima del nivel del mar donde se es llevado a cabo el procedimiento, puede ser conveniente asociar la adición de pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno en la solución de lixiviación agitada o peróxido de calcio a la pila. Estos se descomponen durante la percolación, liberando el oxígeno extra, necesario la disolución del metal.

La principal ventaja que se puede lograr mediante la suplementación de oxígeno en la cianuración es el aumento de la productividad. Además, un incremento en la recuperación de oro, dependiendo del mineral también puede ser obtenido.

Otros beneficios que pueden obtenerse a través de la oxigenación suplementar con peróxido de hidrógeno o de calcio son:

• Mantenimiento de altas tasas de reacción de lixiviación en el invierno a través de compensación del efecto de bajas temperaturas con la oxidación extra.
• El mantenimiento de altas tasas de disolución de oro en las capas inferiores de las pilas, o aumento en la altura de la pila de lixiviación.
• Reducción del volumen de solución de cianuración en el circuito de lixiviación con el consiguiente ahorro de agua, consumo de cianuro y gastos de descarga del exceso de agua de proceso.
• Además, el aumento de la concentración de oro en la solución rica.

Lixiviación Agitada

En la lixiviación con agitación de algunos tipos de minerales, puede ser ventajoso añadir una pequeña dosis de peróxido de hidrógeno en la etapa de preparación y acondicionamiento de la pulpa (pre-lime) antes de la cianuración. En las plantas donde esto es aplicado, el tratamiento previo con peróxido aumentó la recuperación de oro.

Se cree que el peróxido de hidrógeno puede estar actuando en la apertura de las matrices de sulfuro o oxidando material orgánico que puede estar inhibiendo el acceso de cianuro a las partículas de mineral de oro.

Adicionalmente, se espera que la adición de una pequeña dosis de peróxido de hidrógeno o peróxido de calcio en la cianuración pueda ser beneficiosa para aumentar la velocidad de lixiviación y recuperación de oro, en particular en las plantas situadas a grandes alturas, donde la solubilidad del oxígeno en agua es menor que al nivel del mar.

Efluentes que contienen arsénico pueden ser descontaminados/tratados usando peróxido de hidrógeno y sulfato de hierro.

Las reacciones ocurren como sigue:

HAsO2 + H2O2 → H3AsO4 

2 Fe2+ + H2O2 + 2 H+ → 2 Fe3+ + 2 H2O

La necesidad de una etapa de oxidación viene del hecho de los compuestos de As V serem mucho más insolubles que aquellos de As III.

El arsénico puede ser removido eficientemente de soluciones acuosas por precipitación con hidróxido de lodos de arseniato férrico en tanques de agitación abiertos:

 Fe3+ + H3AsO4 → FeAsO4 (s) + 3 H+

O, no habiendo Fe3+ suficiente:

3 Fe2+ + 2 H3AsO4 → Fe3(AsO4)2 (s) + 6 H+

Alternativamente o adicionalmente, la adición de iones Ca2+ (como en la adición de hidróxido de calcio) el efluente tratado se facilitará la ocurrencia de la reacción de formación de arseniato de calcio, también contribuyendo para la remoción del contaminante:

3 Ca2+ + 2 H3AsO4 → Ca3(AsO4)2 (s) + 6 H+ 

Efluentes conteniendo cianuro se generan principalmente en las operaciones de extracción hidrometalúrgicas de oro y plata, las industrias de galvanoplastia, de producción de compuestos nitrosos, acerías y refinerías de petróleo.

Las opciones de tratamiento actuales incluyen el uso de un oxidante que convierte el cianuro en la especie mucho menos tóxica cianato. Este a su vez se hidroliza espontáneamente formando como productos finales de la operación los iones de la operación de carbonato/bicarbonato y amoniaco/amonio.

El peróxido de hidrógeno es indicado para el tratamiento de efluentes clarificados, que presentan al menos 10 mg/L de Cu disueltos. El ion Cu2+ actúa como un potente catalizador. Caso insuficiente, se añade solución de CuSO4 en el tratamiento - El Cu2+ añadido se precipita al final de la reacción como Cu(OH)2.

En el caso de efluentes en pulpa la mejor

indicación de oxidante es el ácido de Caro (H2SO5), que por tener acción muy rápida no necessita de catalizador.

Química de lo Proceso 

Con el peróxido de hidrógeno, la acción los cianuros se produce de acuerdo con la reacción:

CN- + H2O2 → CNO- + H2O

Ya en el uso de ácido de Caro, ácido sulfúrico (H2SO4) y peróxido de hidrógeno (H2O2), se mezclan en un generador apropiado para generar el H2SO5: 

H2SO4 + H2O2 → H2SO5 + H2O

La acción del el ácido de Caro sobre el cianuro libre produce el ion cianato. Esto a su vez se hidroliza espontáneamente a iones carbonato y amonio.

La reacción debe ser realizada en medio básico para evitar la generación de de ácido cianhídrico volátil (HCN), por lo general mediante la adición de hidróxido de calcio o sosa cáustica:

CN- + H2SO5 + 2 OH- → CNO- + 2 H2O + SO42-

CNO- + 2 H2O → NH4+ +CO32-

En reacciones análogas a la del cianuro libre, ciano-complejos metálicos, moderadamente estables, tales como cobre, zinc y níquel, son oxidados, generando,

además de carbonato y amonio, hidróxidos precipitados. Así, también se consigue la eliminación de los metales pesados ​​del efluente.

M(CN)n(2-n) + n H2O2 → n CNO- + M2+ + n H2O

n CNO- + M2+ + (2n+2) H2O → n CO32- + n NH4++ M(OH)2(s) + 2 H+

donde M = Cu, Zn, Ni
En el caso de complejos de hierro-cianuro, la eliminación no se produce por oxidación más por precipitación de complejos insolubles con iones de metales de transición.

Fe(CN)64- + 2 M2+ → M2Fe(CN)6(s)

donde M = Fe, Cu, Zn, Ni, etc. 

Remoción de Hierro

Soluciones y aguas residuales de procesos industriales están frecuentemente contaminadas con iones de hierro. A pesar de la eliminación de este contaminante por precipitación del hidróxido ser un proceso simple y ampliamente conocido, es deseable asegurar que todo el hierro disuelto sea llevado al estado de oxidación 3+, para que la precipitación sea eficiente a partir de pH = 3,5; con un bajo consumo de base.

La remoción de hierro por oxidación y precipitación con peróxido de hidrógeno es muy rápido, ocurriendo de acuerdo con la ecuación:

Fe²⁺ + ½ H₂O₂ + 2 OH^- → Fe(OH)₃ (s) 

Remoción de Selenio 

Aguas y aguas residuales que contienen selenio son eficientemente tratadas con peróxido de hidrógeno y hidróxido de calcio, que conduce a la precipitación de selenato de calcio de acuerdo con la reacción:

Ca²⁺ + SeO₃^2- + H₂O₂ → CaSeO₄(s) + H₂O

Alternativa o adicionalmente, se puede considerar la posibilidad de formación de precipitados de selenatos de zinc y manganeso si los efluentes tratados con H₂O₂ contienen estos metales.

Remoción de Manganeso de efluentes 

Soluciones de proceso y aguas residuales de procesos metalúrgicos están frecuentemente contaminadas con iones de manganeso.

La remoción de manganeso se ve facilitada por la oxidación del metal del estado 2+ al estado 4+, que permite alcanzar, en pH hasta 9, un alto grado de precipitación. La misma eficiencia de la precipitación del hidróxido (Mn(OH)₂) sólo se alcanzaría en el intervalo de pH por encima de 10. La reacción que ocurre es:

Mn²⁺ + H₂O₂ + 2 OH- → MnO₂ (s) + 2 H₂O

El tratamiento químico de piezas de cobre, latón y bronce generalmente es realizado para eliminar la escoria y óxidos superficiales formado durante el proceso térmico al que es sometido el metal de base en la fabricación, en muchos casos para proporcionar brillo y uniformidad.

El proceso químico tradicional consiste, en la mayoría de los casos, en un desengrase preliminar de la superficie metálica, seguido de un decapado y pulidos oxidativos a base de ácido crómico, ácido nítrico o bicromatos.

Nuestro producto METALPER^® es utilizado en las etapas de decapado y pulido pre-oxidativo, con grandes ventajas en comparación con los sistemas tradicionales.

El METALPER^® contiene estabilizadores de peróxido de hidrógeno y agentes complejantes especiales para el tratamiento de aleaciones de cobre. El peróxido de hidrógeno es un poderoso agente oxidante con potencial de oxidación mayor que el dicromato, ácido crómico o ácido nítrico.

Ventajas del peróxido de hidrógeno 

• Excelente calidad de las superficies tratadas;
• alta productividad del baño;
• generación de efluentes sin sales de cromo, considerados nocivos para las aguas remanentes;
• no generación gases nitrosos característicos en el uso de ácido nítrico.

El tratamiento químico del latón destinado a las carillas y la joyería se lleva a cabo usualmente para quitar puntos de soldadura y óxidos superficiales presentes en la fabricación de cadenas, pendientes, anillos, colgantes, etc.

El proceso químico tradicional consiste, en la mayor parte de las veces, oxidativos en pulimentos a base de ácido crómico, bicromatos, ácido nítrico o cianuros más peróxido de hidrógeno.

El peróxido de hidrógeno se utiliza en las etapas de decapado y prepulido oxidativo, con grandes ventajas en comparación con los sistemas tradicionales. Nuestro producto METALPER ® contiene peróxido de hidrógeno,

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Las principales ventajas de la utilización de peróxido de hidrógeno son:

• Excelente calidad de las superficies tratadas;
• Generación de efluente libre de sales de cromo y cianuro, considerados nocivos para las aguas remanentes;
• No generación de gases nitrosos característicos del uso de ácido nítrico;
• Facilidad de manejo y proceso.