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

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

ANTECEDENTES

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

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

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

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

TOXICIDAD DEL ARSÉNICO Cáncer*

No-Cáncer

Cáncer de piel

Cáncer de pulmón

Efectos en la piel

Toxicidad del Arsénico

Efectos gastrointestinales Efectos cardiovasculares Efectos neurológicos

Cáncer de vejiga

El arsénico inorgánico es un conocido carcinógeno humano.

Los efectos ocurren dependiendo de la dosis y de la duración de la exposición.

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).

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

ESTABILIZACIÓN DEL ARSÉNICO

QUÍMICA DEL ARSÉNICO El Arsénico (As) existe en varios estados de oxidación (Shih y Lin, 2003): As (V), arseniato (AsO4-3) ; As (III), arsenito (AsO2-); 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).

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,

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

ESTABILIZACIÓN DEL ARSÉNICO Disposición final de arsénico en forma de Escorodita Escorodita o cristales de arsenato férrico dihidratado (FeAsO4・2H2O): baja solubilidad, estabilidad alta inclusive a pH ácido excelentes características de dihidratación Estabilidad de la Escorodita

Toxicity Characteristic Leaching Procedure

OBTENCIÓN DE LA ESCORODITA

SÍNTESIS DE LA ESCORODITA 2FeAsO4.2H2O Reacciones obtención Escorodita desde Arsenopirita I.

4FeAsS + 11O2 + 2H2O

4HAsO2 + 4FeSO4

II. 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2

2Fe2(SO4)3 + 3H2O

III. 2HAsO2 + O2 + 2H2O

2H3AsO4

IV. 2H3AsO4 + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

2FeAsO4.2H2O + 3H2SO4

SÍNTESIS DE LA ESCORODITA 2FeAsO4.2H2O

1.

4FeAsS + 11O2 + 2H2O =

4HAsO2 + 4FeSO4

2.

4FeSO4 + 2H2SO4 + O2

=

2Fe2(SO4)3 + 3H2O

3.

2HAsO2 + O2 + 2H2O

=

2H3AsO4

4.

2H3AsO4 + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O =

2FeAsO4.2H2O + 3H2SO4

SÍNTESIS DE LA ESCORODITA 2FeAsO4.2H2O

1.

4FeAsS + 11O2 + 2H2O =

4HAsO2 + 4FeSO4

2.

4FeSO4 + 2H2SO4 + O2

=

2Fe2(SO4)3 + 3H2O

3.

2HAsO2 + O2 + 2H2O

=

2H3AsO4

4.

2H3AsO4 + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O =

2FeAsO4.2H2O + 3H2SO4

SÍNTESIS DE LA ESCORODITA 2FeAsO4.2H2O

1.

4FeAsS + 11O2 + 2H2O =

4HAsO2 + 4FeSO4

2.

4FeSO4 + 2H2SO4 + O2

=

2Fe2(SO4)3 + 3H2O

3.

2HAsO2 + O2 + 2H2O

=

2H3AsO4

4.

2H3AsO4 + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O =

2FeAsO4.2H2O + 3H2SO4

TRABAJO EXPERIMENTAL

REACTOR AUTOCLAVE - LABORATORIO TECSUP

Diseñado para alcanzar los 250°C y 1,000 psi de presión interna.

Trabajo Experimental - Tecsup MINERAL CONCENTRADO DE ORO ARSENOPIRÍTICO %As

%Fe

%S

Au, g/TM

2.207

34.13

29.23

53.2

Nota: el contenido de plata alcanza los 230,3 g/TM.

PARÁMETROS DE LIXIVIACIÓN A PRESIÓN Mineral concentrado arsenopirítico Parámetros Peso muestra, g.

68,2

P80

75 µ

Temperatura, °C

130 a 220

Presión Parcial O2, atm

7

pH de la pulpa

0,5 a 5.5

Agitación, r.p.m.

500

% sólidos

20

Tiempo, horas

1 a 3.5

Trabajo Experimental - Tecsup

% Extracción del As desde el mineral a la solución Tiempo, min

%

60

21.4

90

46.0

120

79.5

150

92.8

180

98.8

Trabajo Experimental - Tecsup

Filtración de producto lixiviación

Soluciones a diferentes condiciones

Trabajo Experimental - Tecsup

Residuo sólido de lixiviación (150°C formación de azufre y 220°C formación de hematita)

Trabajo Experimental - Tecsup

Formación cristales escorodita

Cristales escorodita, lixiviación realizada a 220 °C

CONCLUSIONES

CONCLUSIONES Es posible estabilizar el arsénico transformándolo en arseniato férrico di-hidratado FeAsO4.2H2O (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.

GRACIAS.