• Author / Uploaded
• Melissa LP

• Categories
• Electroquímica
• Química
• Materiales
• Química física
• Ciencias físicas

Citation preview

ELECTRODEPOSICION DEL ORO

INTRODUCCION La electrodeposición es un procedimiento electroquímico mediante el cual se logra cubrir una pieza con una fina capa de determinado metal. Para lograrlo se sumerge la pieza a cubrir en una solución electrolítica que contiene los iones del metal que formará la capa. La pieza se pondrá en contacto con una fuente de corriente continua y con un electrodo que cumplirá la función de ánodo, cediendo electrones para que los iones metálicos en solución se reduzcan y se depositen sobre la pieza, que cumple la función de cátodo. De esta manera se obtiene el recubrimiento metálico en la pieza. La electrodeposición es uno de los procesos electroquímicos aplicado a nivel industrial, que tiene mayor importancia en cuanto a volumen de producción, y es también uno de los que causan mayor impacto económico, ya que se logra que piezas constituidas por material barato, tengas excelentes características de resistencia a la corrosión, gracias a la capa metálica electrodepositada.

En el método de electro-obtención, el oro disuelto se deposita en el cátodo reduciéndose a oro metálico junto a una evolución de hidrógeno por descomposición del agua, mientras que en el ánodo, el ion hidroxilo se oxida a agua con evolución de oxígeno, según las siguientes ecuaciones electroquímicas:

2OH   H 2 O 

1 O2  2e  2

Reacción anódica

Au( CN ) 2  e   Au  2CN  H2 O  e  

Reacción catódica

1 H  OH  2 2

Luego, la reacción global es:

Au( CN ) 2  OH   Au  2CN  

1 1 H 2  O2 2 2

Una celda electroquímica trabajando en punto óptimo debe exhibir un potencial de electrodo tal que se verifique una máxima deposición de oro (controlada por la transferencia de masa) y un máximo de eficiencia de corriente (mínima evolución de hidrógeno). Sin embargo, este último parámetro es económicamente irrelevante en el costo total y por consiguiente, la celda debe diseñarse de modo que la deposición de oro sea controlada por la transferencia de masa a través del lecho relleno de lana de acero que conforma el cátodo.

METODOS DE ELECTROOBTENCION Actualmente existen diversos tipos de celdas para electroobtener oro, ellas son: 

La celda ZADRA, desarrollada por el U.S. Bereau of Mines. La primera empleada industrialmente, consiste básicamente en un recipiente cilíndrico con un cátodo central de lana de acero protegido de un cesto de plástico perforado para aislamiento y un ánodo concéntrico de malla de acero inoxidable. La solución de alimentación entra por el centro, siendo distribuida a diferentes alturas del cátodo y abandona la celda por rebose, atravesando el cesto perforado.



La celda AARL desarrollada por la Anglo American. Inspirada por su forma en la celda de Zadra, se diferencia de ésta en que la solución es alimentada por un tubo en el fondo del cátodo y sale por la parte superior del mismo sin contactarse con el ánodo; el contacto eléctrico se efectúa por medio de una membrana

de intercambio iónico hacia una zona de recirculación de anolito donde está sumergido el ánodo. 

La celda NIM hecha de virutilla de grafito. Cuyo funcionamiento es similar a la AARL, utiliza un cátodo de virutilla de grafito y la alimentación se lleva a cabo directamente por la parte inferior de la celda.



La celda Mintek, desarrollada en Sudáfrica. MINTEK diseñó y probó una celda rectangular con cátodos permeables rellenados con lana de acero y ánodos de acero inoxidable perforados, -- o, preferentemente, ánodos de malla e acero inoxidable—para garantizar un flujo uniforme de solución a través de la celda. Los electrodos están diseñados para acomodarse perfectamente en sus lados y hacia el fondo del tanque rectangular, de modo que el electrolito tiene que fluir a través de los electrodos durante su continua circulación. Es posible obtener 2 kg de oro depositado en 0,5 Kg de lana de acero en cada compartimiento catódico, antes de que la eficiencia de corriente de la celda caiga o el cátodo llegue a bloquearse por el oro depositado



La celda paralela. De forma rectangular, difiere sustancialmente de las anteriores, no sólo en su geometría, sino además en su concepción que comprende la intervención de varios cátodos y ánodos planos, dispuestos alternadamente de manera paralela y equidistante. La solución entra por un extremo de la celda y sale por el otro, atravesando los cátodos de lana de acero, lo que minimiza la posibilidad de corto circuito de electrolito. El primer cátodo es retirado periódicamente de la celda cuando alcanza la carga programada de oro, mientras los otros se hacen avanzar un lugar, instalándose un cátodo fresco en el último.

VARIABLES DE OPERACIÓN Las principales variables operacionales son las siguientes:

*

Tipo de celda. Las celdas según su diseño se pueden clasificar en dos grupos: 1. Un primer grupo de celdas que operan con la dirección del flujo perpendicular a la corriente. 2. Un segundo grupo de celdas que operan en paralelo a la corriente. En el primer grupo se consiguen menores eficiencias por el by-pass de la solución y de la corriente.

*

Potencial del cátodo. El depósito del oro desde una solución de cianuro no ocurre hasta que se obtenga u potencial de aproximadamente –1.0 voltio (con respecto al electrodo de calomelanos saturado). El rango de potencial de –1,0 a aproximadamente –1,3 voltios la velocidad de Depositación está controlada por el potencial de electrodo.

*

Flujo de solución. La eficiencia de recuperación de oro disminuye con un aumento en el flujo de solución. Datos publicadops por Paul y Colaboradores, para aumentos de flujo de 4,8 a 9,5 m3/h muestran una reducción en la extracción de plata en un solo paso por la celda de 78 a 62%.

*

Razón oro/virutilla o lana. A medida que el oro se deposita en la virutilla, la eficiencia de la celda tipo MINTEK disminuye notoriamente. Este efecto es más pronunciado para oro que para plata.

*

Conductividad de la solución y temperatura. La eficiencia de recuperación de oro aumenta significativamente con un aumento en la conductividad de la solución. Volviendo a Paul y colaboradores, ellos indican que cuando la conductividad aumentó de 1,12 sm-1 a 1,92 sm-1 la extracción de oro en un solo paso por la celda aumentó de 16 a 50%. La temperatura también tiene un efecto positivo, ya que un aumento en la temperatura implica un aumento en la conductividad.

*

Composición de la solución. Para concentraciones de 10 15 ppm la eficiencia es del orden del 75% en el proceso simple. A concentraciones mayores la eficiencia disminuye a causa de la competencia de otras reacciones como la reducción del oxígeno y la plata. La presencia de NaOH aumenta la conductividad de la solución y con ello la eficiencia de extracción de paso simple.

*

Comportamiento de los elementos. −

−

Ag (CN )2 y Au(CN )2 están Las velocidades de reducción del oxígeno, limitados por las condiciones de transferencia de masa dentro del cátodo para potenciales catódicos aproximados de -0,1 voltios, -0,9 voltios y –1,3 voltios respectivamente.

*

Temperatura Aumenta el coeficiente de difusión del complejo de oro Disminuye la solubilidad del oxigeno

* * *

Area catódica Voltaje de celda PH

FACTORES QUE FAVORECEN A LA DEPOSICION DEL ORO Los factores que favorecen la deposición del oro sobre la producción de oxígeno en el cátodo son: -

Incremento de la concentración de oro en la solución Decrecimiento en la densidad de corriente, la cual puede ser llevada a cabo tanto por decrecimiento de la corriente o por el incremento de la superficie de área del cátodo. Incremento de la temperatura Incremento de la conductividad

ELECTRODEPOSICIÓN DIRECTA Una solución cargada típica de lixiviación con NaCN en pilas contiene 0,5 a 10,00 ppm de oro. Elges y colaboradores (1984) y Mooiman (1983) han sugerido que los procedimientos de lixiviación en pila pueden ser simplificados mediante la Electrodeposición directa del oro desde su licor diluido. Este elimina las etapas de adsorción en carbón activado, desorción y regeneración del carbón. Sin embargo, el removimiento electrolítico y la recuperación del ion metálico a partir de soluciones diluidas requieren del uso de grandes áreas superficiales.

Eisele y colaboradores (1986) han propuesto el proceso de lixiviación en pilas por etapas para alcanzar un licor con 10 ppm de oro para enviar a la Electrodeposición directa. El esquema de esta alternativa se muestra en la figura

Lavado final

Pila agotada

Pila casi agotada

Pila parcialmente lixiviada

Pila nueva

Solución de lixiviación

NaCN Cemento

Celda para electrodeposición directa

Oro Plata

Aglomerador Próxima pila

También propusieron la Celda Electrolítica de transferencia de masa mejorada, que se muestra en la figura .

Este esquema incrementa el costo de bombeo y la concentración de impurezas de la solución rica y también aumenta la pérdida de oro en las filtraciones.