Electroobtención de oro a partir de soluciones del ...

14 LatinAmerican Journal of Metallurgy and Materials, Vol. 9, Nos. 1-2, 1989

Electroobtención de oro a partir de soluciones del Complejo Bis(Tiourea) - Oro (1)

R. Schmidt, R. Fuentealba, R. Sepúlveda

Departamento de Química, Facultad de Ciencia, Universidad de Santiago de Chile, Santiago-2, Casilla5659, Chile.

ResumenSe presenta un conjunto de datos que acotan las condiciones óptimas de funcionamiento de un procesa de electroobtención de oro a par-tir de soluciones que contienen el complejo bis-tiourea-oro (I).

Las variables estudiadas en el proceso electrolítico, además de la densidad de corriente y el tipo de electrodos, son el pR, la temperaturay la concentración inicial del complejo bis(tiourea)-oro (1).

Se obtiene un rendimiento catódico de 60%en larecuperación de oro en un tiempo de electrólisis de 40 minutos cuando las condiciones delas variables estudiadas se encuentran en los niveles siguientes: densidad de corriente 8-10 A/m2

• temperatura del baño < 30'C, pR dela solución < 2 Y concentraciones iniciales del complejo de 300 ppm en oro.

Summary

A number ofphysical-chemical variables, which represent the best work conditions for gold electrowinningfrom solutions containing abisthioureá-goid (Il-complex are shown. These variables, besides current density and the type of electro de are: p'H, temperature andinitial concentration of gold-thiourea complex.

A cathodic yield over 60%is obtained for gold electrowinning during 40 min of electrolysis when the following conditions are fullfilled:current density 8-10 A/m2, initial concentration of the gold complex 300 ppm, ternperature and pR lower or equal thanBü'Cand 2 respectively.

Introducción

A partir de los años 60 se ha venido estudiandoa las soluciones ácidas de tiourea como lixiviantesde metales preciosos (1, 2, 3). Como culminación deestos estudios se lixivian actualmente, mediantetiourea, menas auríferas en países como Francia,Australia y con gran probabilidad en la URSS por elnúmero de trabajosde investigación que han publi-cado (4, 5, 6, 7).

Trabajos realizados con tiourea a nivel de labo-ratorio han indicado que el proceso de extracción deoro con este reactivo presenta ventajas técnicassobre el método convencional de cianuración (8).Entre éstas se pueden destacar la atoxicidad de latiourea (9,10), una mayor velocidad de lixiviado y elrequerimiento de hierro (III) como oxidante, que enla práctica es proporcionado por el mismo mine-ral tratado.

La obtención del oro desde la solución de lixi-viado puede lograrse fundamentalmente a travésde dos medios, cementación y electrolítico. La ce-mentación puede realizarse con cinc o aluminio oaluminio en polvo (11), que en el caso del cinc lareacción puede esquematizarse mediante la si-guiente ecuación.2[Au(TU)2]+ + 1Zn -+ [Zn(TU)2]2++ 2Au + 2 TUTU = tiourea

La realización del proceso electrolítico requie-re que el oro se encuentre a una concentración

mayor que en los líquidos de lixiviado. Esta sepuede alcanzar mediante el empleo de carbón acti-vo (12; 13)o de resinas de intercambio iónico (14),yasea conduciendo las soluciones diluidas de oro a tra-vés de columnas que contengan carbón o resina, obien utilizando estos elementos directamente en elproceso de lixiviación en operaciones conocidas conel nombre de Carbón de Pulpa (C1P)o de Resina enPulpa (R1P) respectivamente (15).En ambos casos,con cualquiera de los procedimientos mencionados,se consigue la adsorción del complejo tiourea-oro(1).Posteriormente la desorción desde el carbón ac-tivo se logra con soluciones calientes de tiourea ometanol (16), y desde la resina con soluciones detiourea (14). De este modo se obtienen solucionesconcentradas del complejo tiourea-oro apropiadaspara proceder a una recuperación eletrolítica deloro.

Los estudios acerca de la electrólisis del oro ensoluciones de tiourea y de sus propiedades electro-químicas (17), así como también las investigacionesacerca de la cinética de la separación electrolíticadel oro desde soluciones tioureicos (18), y sobre elproceso de extracción de oro y plata a bajas densi-dades de corriente desde un eluato tioureico (19)dan un apoyo bibliográfico al presente trabajo.

Procedimiento experimental

La celda de medición corresponde a un reci-piente de 150 ml de capacidad Queposee una doble

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pared para efecto de termostización. El cátodo es una- ina de grafito con una superficie geométrica de

5cnl situada entre dos ánodos de grafito recubier-con oro, con una superficie total de 10 cm2

•

El grafito recubierto de oro proviene de un cá-o anterior y se ha mostrado como un ánodo iner-

- muy satisfactorio en el proceso galvánico. La agi-ción del electrolito se logra por medio de un dispo-

si ivo magnético-mecánico. La fuente de poder esrectificador de selenio con variación continua

e voltaje.El circuito eléctrico contempla un voltímetro y

miliamperímetro. El rendimiento catódico de ob-- ción de oro se obtiene al analizar la cantidad de

remanente en el electrolito mediante absorción'mica. Se extraen muestras cada 10minutos paraalizar su contenido de oro en el complejo. El tiem-de la electrólisis es 40 minutos.

El rendimiento se calcula teniendo la referen-eía teórica expresada por la ley de Faraday.

tados y discusión

aturaleza de los ánodos.En el presente trabajo se realizaron medidas dela influencia que posee el tipo de ánodo sobre elrendimiento de electroobtención de oro. Para talefecto se utilizaron ánodos de plomo-antimonio,de grafito y de grafito recubierto con oro.El mejor rendimiento se obtuvo con este último,obre el cual se observa la menor sobretensión

anódica de reducción del oxígeno gaseoso di-uelto asociada al proceso electrolítico.

Este ánodo de grafito recubierto con oro selogra a partir de un proceso catódico de reduc-ción del oro desde la solución tiureica, bajo lascondiciones mencionadas más adelante.El electrodo se comporta en forma inerte, sinredisolver 'las partículas de oro depositadasobre él, al actuar en el sentido anódico.

Densidad de corriente.En la figura 1 se observa la dependencia de ladensidad de corriente con el rendimiento delproceso. Las medidas se realizan a tres valoresdistintos de pR.Se observa que a partir de densidades de co-rriente superiores a 10A/m2 hay una disminu-ción del rendimiento en la electroobtención deoro metálico, atribuible a la aparición de reac-ciones catódicas secundarias.Para valores menores que 10 A/m2 existe au-mento continuo del rendimiento catódico, sinembargo dichos valores no han sido graficadosdebido a que corresponden a densidades de co-rrientes catódicas bajas y de escaso valor in-dustrial. A partir de densidades de corrientes

15

Rl!ndimiento catóclico, °'060

Concentrac:ial irkial Au:300ppmT¡errpo :40mnTemperatura :3OOCpH 'O O

:1 O:2 •

40

O •o •

20O

10 20 30Densidad de cOfriente,A/m2

Fig. 1. Efecto de la densidad de corriente sobre el rendimiento catódi-co de oro a distintos valores de pH.

superiores a 20A/m2 es posible observar la sim-ple vista, la aparición de burbuj as de gas adhe-ridas a la superficie del cátodo, correspondien-te a la semirreacióncatódica de evolución, degas hidrógeno, y que compite con la reaccióndeseada de reducción de oro (1) desde el com-plejo tioureico.También es posible observar que al aumentarel pH de la solución aumenta el rendimiento dela electroobtención, al mantener la fuerza ióni-ea de la solución. Esto se puede atribuir alhecho deque al aumentar el pH está aumentan-do la sobretensión de evolución de hidrógenoque dificulta la aparición de esta reacción se-cundaria catódica.

e) Efecto de la temperatura.La figura 2 muestra el efecto de la densidad decorriente sobre el rendimiento catódico a tresvalores distintos de temperatura. En todos loscasos el aumento de temperatura favorece la

Renárniento catódico, '1,

50

Concentracidn ini,ial Au;300ppmTiempo :~ominph '1Temperatura :35'C O

:30'C O:25'C •

25

~)~,~--------~--------~--~)O 10 20 30

Densidad de corriente ¡ A/m2

Fig.2 r.recto ae la densidad de corriente sobre el rendimiento catódi-co de oro en función de la temperatura,

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disminución de algún tipo de sobretensión,como ser la dispersión, por lo tanto, aumenta elrendimiento catódico. Se observó, sin embargo,que la aplicación de temperaturas superiores a35°C lleva a la descomposición del complejotíourea-oro.

d) Efecto de la concentración.En la figura 3 se observa el efecto de la concen-tración de entrada del complejo tiourea-oro,expresado como partes por millón de oro (1) enla solución, sobre el rendimiento catódico dela electroobtención.

Rendimiento catódico,· /.

40

Densidad de corriente:l0A/m2Temperatura :30·CTiempo :40minpH :0 •

:1 o:2 O

20

~ lr-----------TI--------------'I----~)200 300

Concentración inicial Au, ppm

Fig.3 Rendimiento catódico de oro en función de la concentración ini-eial del complejo aurífero a distintos valores de pH.

o

Se observa un aumento no lineal del rendimien-to a medida que aumenta la concentración de laespecie metálica en la solución sin alcanzarningún valor límite. El valor de 300 ppm de oro(1)en el complejo representa aproximadamen-te la concentración más real en soluciones pro-venientes de la lixiviación de minerales aurífe-ros con tiourea.Se repiten las mediciones a tres valores distin-tos de pH, obteniéndose idénticos comporta-mientos para el rango de pH de Oa 1.Al aumentar elpH hasta 2aumenta el rendimien-to catódico. Sin embargo este valor de pH 2 es ellímite, ya que a valores superiores se alcanza ladescomposición química del complejo.

Conclusiones

Al acotar las condiciones operacionales de laelectroobtención de oro a partir de soluciones quecontienen el complejo bis-tiourea-oro (1), se obtieneun rendimiento de 60%cuando existe una agitación

mecánica de la solución; cuando se utilizan ánodosinertes de grafito recubiertos de oro, cátodos degrafito, temperatura no superior a 35°C, densidadde corriente entre 8 y 10A/m2

, pH de la solución nosuperior a 2, concentración de entrada del oro en elcomplejo de aproximadamente 300 ppm para untiempo de electrólisis de 40 minutos.Tanto temperaturas superiores a 35°Ccomovaloresde pH sobre 2 inducen a la descomposición químicadel licor lixiviado.

Agradecimientos

Los autores agradecen sinceramente a la Di-rección de Investigaciones Científicas y Tecnológi-cas de la USACH por el apoyo financiero otorgado aesta investigación.

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