Electro de oro
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DESCRIPCION DE EQUIPOS
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Salida posteriorde Carbn
Disco de Ruptura
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Carbon activado
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Reactivacin de horno decarbn activado se utilizapara uso secundario despusde la reactivacin
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Filtro activo del carbn
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MODELAMIENTO DE EQUIPOS
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CARBN
CARGADO
CATODOS DE ORO
ELECTRODEPOSICION
ADSORCION DESORCION
SOLUCONBARREN A PILAS
SOLUCION RICA
SOLUCIONPOBRE
SOLUCIONPREGNANT
FUNDICION
BULLION
TK DE REACTIVOSBOILER
ETAPAS EN LA PLANTA DE RECUPERACION
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Punto de Muestreode Solucin
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Valvula deLimpieza
Inferior dela Columna
Salida Frontal
del Carbn
Ingreso delcarbn
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Man Hole
Ventana deObservacin
Valvula Manual de Desfogue de Aire
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SIMULACION DE EQUIPOS
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CIRCUITO, Y REACTIVACION QUIMICA
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CIRCUITO DE REACTIVACION QUIMICA
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SISTEMA DE REACTIVACION QUIMICA
SALIDA DE SOLUCION ACIDAPARA RECIRCULACION
DRENAJE DE SOLUCION ACIDA
DRENAJE DEAGUA DELAVADO
DESCARGA DECARBON
INGRESO DEAGUA DELAVADO
HCL
H2O
TANQUE DEALMACENAMIENTO
REACTOR DEREACTIVACIONQUIMICA
A SISTEMA DETRATAMIENTO
LEYENDA BOMBA
CENTRIFUGA VALVULA
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SISTEMA DE REACTVACION TERMICA
HORNO DEREACTIVACION
TOLVA DEALIMENTACION
TOLVA DERECEPCION
MALLA 20
ALIMENTADOR
+20
- 20
CARBON ACOLUMNASDEADSORCION
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DESORCION A PRESION (6 TN Carbon)
ALTERNATIVAS1 Implementar: 01 Intercambiador de calor espiral, 02 celdas de electrodeposicion, 01 descarga de carbon de reactor 4"
Implementar Eductores, Mangueras, Dixon 3" para la carga de carbon
2 Implementar: 01 Reactor mas. (Trabajar con 01 Reactor y 01 en Stanbay)
3 Implementacion de 01 planta de Desorcin a Presin mas. (Trabajar con 02 Plantas de desorcin en simultaneo)
TIEMPOS DE PROCESOALTERNATIVAS
1 01:30 01:00 01:00 01:00
2 00:20 00:20 00:20 00:20 00:20
3 00:20 00:20 00:20 00:20 00:20
4 02:00 02:00 01:30 01:30 01:30
5 06:00 04:30 03:30 03:30 03:30
6 01:30 01:30 01:00 01:00 01:00
7 00:40 00:40 00:20 00:20
8 12:20 10:20 08:00 06:40 08:0012.25 10.25 7.92 6.58 3.96
DESORCIONES / DA 1.96 2.34 3.03 3.65 6.06
TN DE CARBON / DA 11.76 14.05 18.19 21.87 36.38
(2)OPERACIONES
INYECTAR SOLUCIN A LAS CELDAS
ENFRIAMOENTO
DRENAR SOLUCIN
CALENTAR SOLUCIN
INYECTAR SOLUCIN AL REACTOR
TIEMPO FINAL DE DESORCIN (Hrs)
(3)(1)PROMEDIO ACTUAL
CARGA DE REACTOR
DESCARGA DE REACTOR
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DESORCION CON ALCOHOL (2 TN Carbon)
TIEMPOS DE PROCESO
UN REACTOR-DP REACTOR-DA REACTOR-DAREACTOR-DA STAND BY 4 TN-CARBON 4 TN-CARBON
13:00 12:20 25.50 15:50
DESORCIONES / DIA 1.85 1.95 0.93 1.52
TN DE CARBON / DIA 3.69 3.89 3.72 6.06
ANALISIS DE LEYES DE CARBON EN ADSORCIONCarbon
Desorcion
(TN/DIA) (TN) (DIAS) (Kg)
DP 14.05 7 208 10 0.70
DP + DA 17.94 3 208 10 0.70
DP 18.19 2 208 10 0.70
DP + DA 22.08 0 208 9.4 0.64
DP 21.87 0 208 9.5 0.65
DP + DA 25.77 0 208 8.1 0.55
02 DP 36.38 0 208 5.7 0.41
02 DP + DA 40.27 0 208 5.2 0.37ALTERNATIVA 3
Carbon enProceso Ads.Procesos
Ley Au/TN
ACTUAL
ALTERNATIVA 1
ALTERNATIVA 2
TIEMPO FINAL DE DESORCION (Hrs)
Alternativas
OPERACIONES
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EVALUACION DE ALTERNATIVASDas / Mes 30 Dias
Precio 950 $/Oz
Equivalencia 31.1035 gr/Oz
Costo Unit./DP 1,702.21 $
Costo Unit./DA 1,000.00 $
N DE DESORCIONES / DIA
DP DA TOTAL
(Cant.) (Cant.) (Cant.) (kg/da) (Oz/da) ($)
DP 2.34 2.34 9.83 316.17 3,985.66
DP + DA 2.34 1.95 4.29 12.56 403.79 5,932.14
DP 3.03 3.03 12.73 409.36 5,160.39
DP + DA 3.03 1.95 4.98 14.13 454.37 7,106.86
DP 3.65 3.65 14.13 454.37 6,205.53
DP + DA 3.65 1.95 5.59 14.13 454.37 8,152.00
02 DP 6.06 6.06 14.73 473.71 10,320.77
02 DP + DA 6.06 1.95 8.01 14.73 473.71 12,267.24
PRODUCCION AuCOSTO
DESORCIONProcesos
ALTERNATIVA 1
ALTERNATIVA 3
ALTERNATIVA 2
ACTUAL
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N N ONZAS ONZAS
Desorciones Desorciones Producidas ProducidasQuincenal Mensual Quincenal Mensual
DP 35 70 4,743 9,485
DP + DA 64 129 6,057 12,114
DP 45 91 6,140 12,281
DP + DA 75 149 6,816 13,631
DP 55 109 6,816 13,631
DP + DA 84 168 6,816 13,631
02 DP 91 182 7,106 14,211
02 DP + DA 120 240 7,106 14,211
INCREMENTOS
DIA MES $ / Mes
PRODUCCION2.17 Kg/da 2,097.78 Oz/mes Ingreso 1,992,887.18
N DESORCIONES 3.72 Desorc./da 111.65 Desorc./mes Costos 190,053.22Utilidad 1,802,833.96
ALTERNATIVA
2
ALTERNATIVA
3
ACTUAL
ALTERNATIVA
1
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1ra quincena de Febrero
Produccin Fsica
Peso Bull ion Ley de Oro Ley de Plata $ oro $ plata Onzas Oro Onzas Plata
300616.3 58.458806 35.848585 175736.70 107766.69 5650.06 3464.78
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POZA SOL. PREGNANT
POZA SOL. BARREN
PILA DELIXIVIACION
BOMBA
PLANTA DERECUPERACION DEORO CON CARBONACTIVADO
HORNO DEFUNDICION
BULLION
BOMBA
DIAGRAMA DE FLUJO TIPICO
AdsorcinDesorcin/Electrodeposicin
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4. ESTRATEGIA DEOPTIMIZACION: P+E
(CARBON REACTIVATION)
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Para que sea econmica la aplicacin de carbn es necesario un medio eficaz
para regenerarlo una vez que se haya alcanzado su capacidad de adsorcin.
Los mtodos para regenerar el carbn granular se basan en:
Paso de vapor a baja presin a travs del lecho, para evaporar y eliminar el disolvente
ocluido. Si el carbn usado slo ha adsorbido algunos productos muy voltiles, puede
practicarse la regeneracin del mismo mediante vapor, que adems es til para quitar la
obstruccin de la superficie de los grnulos y esterilizar el carbn.
Extraccin del adsorbato mediante un disolvente, un cido 0 un lcali. Se citan desarrollos
que emplean un disolvente a 100'C y a pH elevado, con prdidas de carbn del orden del 1 %.
Regeneracin por va trmica.
Tratamiento del carbn con gases oxidantes.
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Es frecuente el uso de una de las dos primeras tcnicas en combinacin con lassiguientes; as, el carbn granular se regenera fcilmente por oxidacin de lamateria orgnica y su posterior eliminacin de la superficie del carbn en un horno.
La regeneracin del carbn se lleva a cabo, sobre todo, por va trmica -procesoque requiere fuertes inversiones-, utilizando hornos de pisos (por ejemplo, tipoHerreshoff) mltiples, de tipo rotatorio o de lecho fluidizado. En los de tiporotatorio, el carbn avanza a contracorriente con una mezcla de gases decombustin y vapor sobrecalentado. Las prdidas de carbn pueden llegar hastael 10% por regeneracin, por lo que al cabo de unas 10 a 12 regeneraciones sehabr sustituido, estadsticamente, toda la masa de carbn inicial. En el horno decmara mltiple el carbn es calentado hasta una temperatura suficientementeelevada (900-930C) en una atmsfera aire-vapor (reactivacin trmica con bajaconcentracin de oxgeno para evitar que se inflame el carbn) para quemar elmonxido de carbono y el hidrgeno pro-ducido por la reaccin de reactivacin.Se recupera del 90 al 95% del material, con una capacidad de adsorcin algoinferior a la del nuevo carbn.
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Las reacciones necesarias para la regeneracin son:
C+CO2
2CO
C + H2O H2+ CO
Estas reacciones son endotrmicas pero por encima de unos 760C. tienenlugar en el sentido sealado de forma prcticamente total. Entonces, lacomposicin de la fase gaseosa cambia hasta alcanzar el equilibrio deacuerdo con la siguiente reaccin:
CO + H2O C02 + H2
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cuya constante de equilibrio vale:
K = 1,0 (870C); K = 0,7 (980C)
Por otro lado, hay que minimizar la oxidacin directa del carbn a C02,controlando la concentracin de oxgeno en el reactor. Esta reaccin esexotrmica y se producira en condiciones de oxidacin intensa sobre toda lasuperficie del carbn. El horno debe ir provisto de dispositivos de control deatmsfera y de temperatura, de un sistema de deshidratacin a la entrada y deun temple del carbn a la salida del horno.
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En la figura 8 se presentan de forma simplificada los principales elementos de unainstalacin para la regeneracin de carbn activo gastado. El sistema de transporte yregeneracin se ocupa del movimiento del carbn hacia y desde el horno deregeneracin, de la regeneracin del carbn y de la introduccin y transporte delcarbn fresco nuevamente al sistema.
Diagrama de flujo para la regeneracin de carbn activado
Caracterizacindel carbn
Tanques de lodode carbn
Almacenamientoy drenaje
Lodos decarbn gastado
Controlcontaminacin
gases
Combustible
VaporHORNO
Almacenamientoy clasificacin
tamaos
Agua de proceso a recido
Carbn regenerado
Carbn regenerado a columnas
de adsorcin (contacto)Finas de carbn
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Para la regeneracin del carbn activo se puedentambin usar hornos de infrarrojos. Este tipo de hornos,que funcionan desde 1973, a escala piloto en principio yposteriormente con capacidades de hasta unas 15 t/da,permiten la regeneracin del carbn activo en polvo. Elproceso es similar al carbn granular, variando el valorde algunas magnitudes en el sistema de alimentacin yde otros parmetros especficos relacionados con lascondiciones para la regeneracin ptima. Debido a la
mayor densidad de la torta de carbn activo en polvo serequieren tiempos de residencia superiores a loscorrespondientes al carbn activo granular; por ejemplo,30 minutos en lugar de 20.
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En muchos casos, el carbn activo en polvo agotadocontiene cantidades importantes de materialescombustibles, debidos sobre todo al "lodo" formadodurante el tratamiento de las aguas residuales. En estecaso puede ser de inters la combustin de una partede estas materias voltiles dentro del horno,reducindose as el consumo de energa de ste. Comose ha dicho, hay que controlar muy bien la cantidad deaire alimentado a la combustin, as como las prdidasde carbn por oxidacin.
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Hay diversos sistemas de hornos de infrarrojos endiferentes estados de diseo y desarrollo, con distintostamaos y para variadas aplicaciones.Parece ser que en la regeneracin del carbn activo(granular o en polvo), los hornos de infrarrojo tienenalgunas ventajas derivadas del propio control del proceso,as como econmicas, en cuanto el capital inmovilizado
necesario y los costes de operacin y mantenimiento, queson comparativamente reducidos.
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III. ELECTRO OBTENCION
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1. INTRODUCCION
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Este proceso consiste en recuperar el metal desde una
solucin rica debidamente acondicionada (solucinelectrolito), y depositarlo en un ctodo, utilizando unproceso de electrlisis. El proceso de electro obtencinse lleva a cabo haciendo fluir una solucin cianuradaconcentrada en oro, obtenida en el proceso de elusin,por un circuito cerrado, que consta de 2 estanques deacumulacin y 3 celdas de electro obtencin conectadasen serie.La electroobtencin es usada para tratarsoluciones de oro con elevada concentracin, como porejemplo, eluidos de carbn activado, para producir
ctodos.
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2. PROCESOS
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PROCESO DE ELECTROOBTENCION
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Reaccin de reduccin de oro
El potencial al cual cual ocurre la reaccin varaentre 0,7 y 1,1 V, dependiendo de laconductividad, la concentracin de especies inicaspresentes y la temperatura.
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Reacciones Andicas
En soluciones alcalinas de cianuro la principal reaccin
andica es la oxidacin del agua.
El cianuro puede ser oxidado a cianato
y tambin siendo esta ltima reaccin muy lenta
eOHCNOOHCN 222 ++=+
232 CONHOHOHCN +=++
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Otros complejos metlicos de cianuro como Ag, Hg yPb pueden ser reducidas preferencialmente al oro a lospotenciales normales de trabajo.
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Factores que influyen en la depositacin de oro
Temperatura
La temperatura presenta las siguientes ventajas:
Aumenta el coeficiente de difusin del complejo deoro
Aumenta la conductividad de la solucin
Disminuye la solubilidad del oxgeno
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Equilibrio potentials for the reduction of various metal cyanide ions.(Metal ion concentration = 10 mol dm ; Free CN concentration = 0.04 moldm , i.e. 0.2% NaCN) (from ref.[16] in Chapter 7)
-4 -3
-3
-
Reaction
Hg(CN)Pb(CN)Ag(CN)Au(CN)Cu(CN)Fe(CN)
Ni(CN)Zn(CN)O 2OH2H O H + 2OH
Hg 2 - 0.33Pg 2 - 0.38Ag 1 - 0.45Au 1 - 0.63Cu 1 - 0.75Fe 2 - 0.99
Ni 2 - 1.07Zn 2 - 1.22pH = 13 0.45pH = 13 - 0.78
No. electrons involved E , ( V )eq
2-
2-
-
-
2-
4-
2-
2-
-
-
4
4
2
2
3
6
4
4
2
2 2
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ELECTRODEPOSICION
Electrodeposicin Directa de Soluciones Pregnant.Sin enriquecimiento previo.
Soluciones de Desorcin de Carbn Activado.Soluciones de eluciones de solventes extractantes
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OxidacinAnodo
ReduccinCtodo
Medio AcuosoIones Metlicos
Au
Ag
Cu
Hg
FUNDAMENTOS DE LA ELECTRODEPOSICION
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El voltaje aplicado > Potencial reversible quenecesita para que la reaccin ocurra
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REACCIONES QUIMICAS
ANODO
O2+ 4H ++ 4e- 2 H 2O
CATODO
M(CN) Y-X + Ye- M + xCN-
e - + Au (CN)-2 Au+ 2 CN-
-
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EO2/ H2O
E (V)
E M /M
E aplicado
n a
n c
Log. i ( A m -2)
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CONCENTRACION DE ORO
> Potencial de corriente
HIDRODINAMICA DEL ELECTROLITO
El grado de mezcla, el flujo y como llegen al ANODOy CATODOS.
Forma del electrodo
Modelo de la celda.
FACTORES EN LA ELECTRODEPOSICION
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> T> electrodeposicin.a. > T> coeficiente de difusin de oro > electrodeposici nb. > T> conductividad + eficiencia de corrientec. > T< solubilidad del oxgeno < cantidad O 2en la reduccin en el ctodo.
TEMPERATURA
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MODELAMIENTO DELPROCESO DE ELECTRO
OBTENCION
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Recuperacin de oro mediante electrodeposicin.
La electrodeposicin es el proceso por el cual seaprovecha el paso de la corriente elctrica a travs deuna solucin conductora para provocar la migracin delas especies metlicas presentes (o cationes) hacia elpolo negativo (o ctodo) de una celda electroqumica.Los cationes aceptan electrones y se depositan enforma metlica sobre el electrodo negativo o ctodo.
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Los componentes de una celda electroltica (figura 3)son por tanto:
Solucin acuosa conductora: que tiene en su seno,cationes que sirven de paso a la corriente elctrica yelectrones.
Electrodos: positivo o nodo y negativo o ctodo. Estoselectrodos estn conectados directamente a los polos de
una fuente de poder El momento en que circula corrientepor el sistema, ocurren las siguientes reacciones en loselectrodos:
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Reaccin andica (nodo): HOH 1/2 O2o + 2H+ + 2e-
agua oxgeno ion electroneshidrgeno
Reaccin catinica (ctodo) 2Au(CN)2- (aq) + 2e- 2Auo + 4CN-
Complejo cianurado electrones orourico metlico
REACCION GLOBAL 2Au(CN)2- (aq)+ H2O 2Au
o + 4CN- +1/2 O2o + 2H+
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-
- -
Anodo(oxidacin)
(Prdida deelectrones)
Ctodo(reduccin)
(Ganancia deelectrones)
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()-
Figura 3. Esquema de una celda electroltica.
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Se denomina corriente catdica al paso de los
electrones del ctodo al nodo.
El proceso de electrlisis, est gobernado por las
leyes de Faraday, que dicen:
Primera Ley: La cantidad de metal depositado en
el ctodo es directamente proporcional a la
cantidad de electricidad que atraviesa la celda
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Segunda Ley: Una cantidad dada de electricidaddeposita el mismo nmero de equivalentes qumicosde la sustancia en el ctodo. Con:
Peso atmico
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El equivalente electroqumico de un metal, es el nmero degramos del metal que son depositados en el ctodo por cadacoulombio de electricidad que pasa por la celda. (1 coulombio =amp.seg)La ley de Faraday establece que los equivalentes qumicos sonproporcionales a los equivalentes electroqumicos, siendoconstante la razn de proporcionalidad e igual a 96500 coulombios(= 26,81 Amperios.hora) (constante de Faraday).
Esto quiere decir, que usando una corriente de 1 Amperio x hora,
se pueden depositar 2,4524 gramos de oro metlico
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Normalmente, hay prdidas de corriente, debido a variosfactores, por lo que se requiere aplicar un mayor voltajeque el requerido.
Cada de voltaje debido a la resistencia interna de loselectrodos, normalmente fabricados de metales.
Cada de voltaje debido a la resistencia de loscontactos elctricos.
Cada de voltaje debido a reacciones secundarias en elelectrolito, provocadas por impurezas en la solucinconductora.
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La temperatura es un factor que influye en la eficienciade corriente. Para el caso del oro, se recomiendatrabajar a 80oC. En la tabla 1, se presentan losparmetros de operacin de una celda pararecuperacin de oro
Tabla 1. Condiciones operatorias para la electrodeposicin del oro:
Elemento Concentracin deoro en solucin
(g/l)
Voltajeterico
(V)
Voltajeprctico
(V)
Densidadde
corriente(A/m2)
Materialdel nodo
Materialdel
ctodo
Oro 500 6000 mg/l 0,27 3 - 5 350 - 500 Acero Inox Hierro
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Al igual que existen varios procesos de desorcin, tambinexisten diversos diseos de celdas de electrodeposicin del oro,a partir de la solucin concentrada obtenida de la desorcin delcarbn. En trminos generales, la electrodeposicin del oroutiliza ctodos que pueden estar constituidos de lana de aceroordinario, lana de acero inoxidable, planchas de aceroinoxidable o de grafito; mientras que los nodos son fabricadosprincipalmente de acero inoxidable. Condiciones de operacintpicas en estas celdas son: un voltaje de celda entre 3 - 5 V,una densidad de corriente entre 350 - 500 Amp/m2, temperaturade 80C, concentracin de entrada de 500 ppm Au a 6 g Au/l,concentracin de salida de la solucin, 10 - 20 ppm Au. En esteproceso se obtienen recuperaciones superiores al 99%.