TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE RELAVES AURÍFEROS QUE CONTIENE CIANURO EN FUNCIÓN DE SU pH Y...

Universidad Nacional

“José Faustino Sánchez Carrión”

Escuela de Postgrado

Ecología y Gestión Ambiental

Manejo y tratamiento de desechos

TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE RELAVES AURÍFEROS QUE CONTIENE

CIANURO EN FUNCIÓN DE SU pH Y CONCENTRACIÓN DE ASPERGILLUS

SP.

Docente: Mg. Contreras Liza, Sergio.

AUTOR: Abarca Rodríguez, Joaquín José

HUACHO - PERÚ

2011

RESUMEN

En la lixiviación se utiliza el cianuro sustancia química elegida para la recuperación

de oro. El cianuro es uno de los pocos reactivos químicos que disuelven el oro en agua. Es

una sustancia química industrial común que se consigue fácilmente a un precio

razonablemente bajo. Por razones técnicas y económicas, el cianuro es la sustancia

química elegida para la recuperación del oro del mineral. El cianuro ha sido utilizado en la

extracción de metales desde 1887 y actualmente se le utiliza y maneja en forma segura

en la recuperación de oro en todo el mundo. Las operaciones mineras para la extracción

de oro utilizan soluciones muy diluidas de cianuro de sodio, típicamente entre 0.01% y

0.05% de cianuro (100 a 500 partes por millón).

El producto de la lixiviación se obtiene solución rica está a su vez alimenta a planta

para su recuperación ya sea por el proceso de adsorción con carbón activado, o por el

método de cementación con zinc, pero el relave queda en las canchas de lixiviación

conteniendo cianuro de sodio que debe ser tratada para no contaminar el medio

ambiente.

La degradación del cianuro ha tomado un papel muy importante en los últimos

años, debido a que la solución pobre que sale de los procesos de recuperación y los

relaves siguen conteniendo grandes cantidades de cianuro, por lo que existen algunos

tratamientos de destrucción de cianuro (procesos naturales químicos y biológicos) o bien

el reciclado de este.

Dentro de su tratamiento biológico existen biodegradación aeróbico y anaeróbico,

siendo la primera la más eficiente su tratamiento contemplando en ello los

microorganismos como las bacterias, hongos y levaduras. Para lo cual se describirá el

tratamiento por hongos y específicamente aspergillus sp.

Siendo uno de los hongos que desintegran cianuro los enlaces de cianuro en su

estado libre y complejos, para ello se describe el cultivo a partir de minerales nativas que

Tratamiento Biológico de Relaves Auríferos en función de su pH y Concentración de Aspergillus sp.

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contiene este tipo de hongos, su aislamiento y su adaptación al medio donde contiene

cianuro en fusión de su pH y concentración de aspergillus sp.

Llegando a resultado que el aspergillus es una hongo que destruye los enlaces de

cianuro, esto a su vez cuando la concentración es constante a menor pH existe mayor

destrucción, si el pH es constante a mayor concentración de esporas aumenta la

destrucción del cianuro.


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ÍNDICE

Resumen

Índice.

Introducción.

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I. FUNDAMENTO TEÓRICO.

I.1. Lixiviación.

I.1.1. Métodos de Lixiviación.

I.1.2. Lixiviación de oro y Plata.

I.2. Cianuro.

I.2.1. Enlace del Cianuro.

I.2.2. Clasificación del cianuro.

I.2.3. Química del Cianuro Libre.

I.2.4. Complejos Cianurados.

I.2.5. Complejos Débiles y Fuertes del Cianuro.

I.2.6. Mecanismo de la Oxidación del Cianuro.

I.2.7. Degradación del Cianato.

I.3. Tratamiento del Cianuro.

I.3.1. Degradación Natural.

I.3.2. Degradación Química.

I.3.2.1. Oxidación por Peróxido de Hidrógeno.

I.3.2.2. Conversión a Ferrocianuro.

I.3.2.3. Oxidación con Ácido peroximonosulfúrico.

I.3.2.4. Clorinación Alcalina.

I.3.3. Adsorción con Carbón Activado.

I.3.4. Biodegradación.

I.3.5. Clases de Biodegración.

I.3.5.1. Aerobia.

I.3.5.2. Anaerobia.

I.4. Microorganismos.

I.4.1. Tipo de Microorganismo.

I.4.2. Hongos.

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I.4.3. Clases de Hongos.

I.4.4. Los Hongos Aspergillus.

I.4.5. Estudio Científico de Crecimiento Microbiano.

I.4.6. Curva de Crecimiento Microbiano.

II. MATERIALES Y MÉTODOS.

II.1. Materiales.

II.1.1. Caracterización de la Muestra.

II.1.2. Medio y Reactivos.

II.1.3. Biorreactores.

II.2. Métodos.

II.2.1. Equipo Experimental.

II.2.2. Procedimiento Experimental.

II.2.2.1. Aislamiento y adaptación de los Hongos.

II.2.2.2. Fase de Adaptación de los Hongos a Incremento de pH.

II.2.2.3. Fase de Adaptación de los Hongos al Incremento de la Concentración

de Cianuro.

II.2.2.4. Pruebas preliminares.

II.3. Biodegradación del Cianuro.

II.3.1. Preparación del Inóculo.

II.3.2. Inoculación y Preparación del Medio Kelly Ms9b-CN.

II.3.3. Diseño Experimental.

II.3.4. Procedimiento de Datos.

III. RESULTADOS.

IV. DISCUSIÓN.

V. CONCLUSIÓN.

VI. RECOMENDACIÓN.

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INTRODUCCION

A la preservación del ambiente no se le ha dado la Importancia que merece pese a

existir leyes de regulación al respeto. Tanto es así, que se he llegado a niveles de

contaminación tan altos que, en los ríos y lagunas, ubicados cerca alas centros mineros,

han desaparecido muchas especies de la flora y fauna nativa.

En los relaves de la industria minera, especialmente de la minería aurífera se

encuentra cianuro de sodio, el que, aún en concentraciones muy bajas, afecta a la salud

de los organismos vivos. EI cianuro se introduce en el plasma. Se combina fuertemente

con el hierro, el cobre y el azufre, que son componentes, esenciales de muchas enzimas y

proteínas importantes en los procesos vitales. EI principal compuesta afectado es el

citocromo oxidasa, una enzima contenida en las células del cuerpo y que es esencial para

la utilización del oxigeno. Su inactividad conduce a la asfixia celular y a la muerte de los

tejidos. Como el sistema nervioso central de los animales superiores tiene la máxima

necesidad de oxigeno, es el más gravemente afectado y su inutilización da lugar a la

suspensión de todas las funciones vitales y a la muerte del organismo. Los

microorganismos tolerantes al cianuro adaptan su crecimiento en su presencia o bien

formando oxidasas alternativas que no son citocromos, o bien utilizando otras enzimas

adaptables o constitutivas para su degradación y destoxificación. Este efecto explica el

éxito del tratamiento microbiológico del cianuro.

Para disolver el oro presente en el mineral, se usa soluciones diluidas de cianuro

de sodio, según la ecuación de Elsner.

Formándose un fuerte complejo entre el cianuro y el oro. A pesar de la relativa

especificidad de la relación oro - cianuro, hay otros metales y componentes inorgánicos

que reaccionan a la vez con el cianuro y en cierta medida, can hidróxido que debe estar

presente para mantener el cianuro en forma iónica. Las reacciones can metales para dar

diversos complejos son de gran importancia.


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Como resultado de la cianuración, de la degradación natural o del tratamiento de

agua residual, se forma una diversidad de compuestos relacionados con el cianuro, entre

los que figuran el tiocianato, ferrocianuros, sulfocianuros el cianato y el amoniaco. Estos

compuestos son importantes, tanto desde el punto de vista toxicológico como de

tratamiento. Cada vez más pruebas de laboratorio y de campo indican que estos

compuestos, deben tomarse en consideración durante el diseño de instalaciones en el

tratamiento de agua residual si se quiere que sean eficaces y tengan buen rendimiento.


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I. FUNDAMENTO TEÓRICO.

1.1. LIXIVIACION. [2]

Es la disolución selectiva de los metales, presentes en las especies mineralógicas de

cualquier naturaleza, desde los sólidos que los contienen, mediante una solución

disolvente acuoso.

1.1.1. METODOS DE LIXIVIACION.

Los principales métodos de lixiviación usados en la actualidad se pueden clasificar

de la forma que sigue:

a. Lixiviación In-Situ: Consiste en la aplicación de soluciones directamente sobre el

mineral que está ubicado en el lugar del yacimiento, sin someterlo a labores de

extracción minera alguna.

b. Lixiviación en Botaderos: Consiste en el tratamiento de minerales de muy bajas leyes,

normalmente debajo de la ley de corte económica para la planta principal-conocidos

como “estéril mineralizado”. En los yacimientos más antiguos, este material muchas

veces se acumuló sin prestar atención a su tratamiento posterior, normalmente en

cañones o quebradas cercanas a las minas. Alcanzando alturas de 100 metros o más y

el sustrato basal no siempre es el adecuado para recoger soluciones, sin embargo

estas continúan aplicándose en la parte superior y colectándose en una laguna de

intersección en la roca impermeable más próxima.

c. Lixiviación en Pilas (Pad): A diferencia de los botaderos, en este caso el mineral tiene

una mayor ley y, por lo tanto, económicamente paga por un tratamiento más

complejo a través de una planta de chancado. Las pilas se cargan habitualmente entre

3 y 10 metros, sobre un sustrato impermeable, normalmente protegido con una

membrana de plástico del tipo polietileno de alta, baja o muy baja densidad o cloruro


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de polivinilo, que puede tener desde 0,1 a 1,5 mm de espesor según las exigencias de

cada aplicación.

d. Lixiviación en Bateas Inundadas: Conocido como sistema de lixiviación por

percolación, consiste en una estructura con forma de paralelepípedo de hormigón,

protegido interiormente con asfalto antiácido o resina epóxica, provisto de un fondo

falso de madera y una tela filtrante, que se llena hasta arriba de mineral y que se

inundan con las soluciones de lixiviación.

e. Lixiviación por Agitación: Para ello se requiere que el mineral este finamente molido,

por esto se aplica solamente a minerales frescos de leyes altas, que por su mayor

valor contenido justifican una molienda húmeda, a cambio de una mayor

recuperación y de un menor tiempo de proceso.

1.1.2. LIXIVIACION DEL ORO Y LA PLATA [9]

Los cianuros de potasio, sodio y calcio, en medio alcalino, disuelven el oro formando

complejos de cianuro. Sin embargo, industrialmente se prefiere usar el cianuro de sodio

(NaCN) por su mayor contenido de CN- activo por unidad de peso: 53%, versus 40% en el

caso del KCN, lo que influye en los precios de comercialización y transporte. El cianuro de

calcio, Ca(CN)2, no es tan utilizado, a pesar de presentar un buen porcentaje de ion CN-

activo: 56,5% dado que suele comercializarse con un mayor contenido de impurezas que

en los otros dos casos.

La reacción de disolución que tiene lugar durante la lixiviación de estos elementos

con soluciones de NaCN, son de tipo electroquímico. La reacción global del oro es:

4Au+(ac) + 8CN-

(ac) + O2(g) 4Au(CN)-2(ac) + 4OH-(ac)


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La reacción de disolución de oro por el cianuro sugerida por L. Elsner (1 846) es la

siguiente:

4Au(s) + 8NaCN(ac) +2H2O(l)+O2(s) 4Na[Au(CN) 2] (ac) + 4NaOH(ac)

La disolución de oro por el cianuro según G. Bodlander (1 896) sugirió que ocurre

en un proceso de dos pasos en el que se forma peróxido de hidrógeno como compuesto

intermedio:

2Au(s) + 4NaCN(ac) +2H2O(l) +O2(g) 2Na[Au(CN) 2] (ac) + 2NaOH(ac) + H2O2(ac)

2Au(s) + 4NaCN(ac) + H2O2(ac) 2Na[Au(CN) 2] (ac) + 2NaOH(ac)

1.2. CIANURO [8].

Cianuro es un término general que se aplica a un grupo de sustancias químicas que

contienen carbono y nitrógeno. Los compuestos de cianuro contienen sustancias químicas

(antropogénicas) que se encuentran presentes en la naturaleza o que han sido producidas

por el hombre. Existen más de 2.000 fuentes naturales de cianuro, entre ellas, distintas

especies de artrópodos, insectos, bacterias, algas, hongos y plantas superiores.

Las principales formas de cianuro producidas por el hombre son el cianuro de

hidrógeno gaseoso y el cianuro sólido de sodio y de potasio. Debido a sus propiedades

únicas, el cianuro se utiliza en la fabricación de partes metálicas y en numerosos

productos orgánicos comunes como los plásticos, las telas sintéticas, los fertilizantes, los

herbicidas, los tintes y los productos farmacéuticos. Existe una justificable preocupación

pública por el uso del cianuro en ambientes industriales.

El cianuro es una sustancia tóxica que puede ser letal si se la ingiere o se la inhala en

cantidades suficientes. Al iguana que miles de otras sustancias químicas que se utilizan en

nuestros procesos industriales modernos; el conocimiento, los procedimientos adecuados


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de manipulación y una actitud responsable son fundamentales para el uso seguro y

beneficioso del cianuro.

La minería es una actividad industrial que utiliza una cantidad significativa de

cianuro, aproximadamente un 20% de la producción total. Desde 1887, las soluciones de

cianuro se han utilizado principalmente para extraer oro y plata de material mineral, que

de otro modo no podrían extraerse eficazmente. Además, el cianuro se utiliza en

concentraciones bajas como un reactivo de flotación para ayudar a recuperar metales

base como el plomo, el cobre y el zinc.

1.2.1. ENLACE DEL CIANURO 3.

La compleja naturaleza del comportamiento de los cianuros puede explicarse al

menos en parte, por el enlace del radical cianuro.

La gran diversidad y compleja naturaleza de los diferentes compuestos cianurados

se puede explicar en función de las características químicas del grupo ciano (-C≡N). El

anión cianuro, formado por un átomo de carbono y uno de nitrógeno, presenta un enlace

σ, dos enlaces π y dos orbitales antienlazantes desocupados. Los dos primeros orbitales

de su estructura se llenan con el número máximo de electrones, mientras que los otros

orbitales están vacíos. Debido a que los orbitales σ y π (1+2) están llenos con electrones,

el cianuro se comporta como un halógeno. Sin embargo, su comportamiento

pseudohalógeno no puede explicar la formación de complejos cianurados con los metales

de la serie de transición como Fe, Co, Ni, Cu y Zn. Los orbitales antienlazantes

desocupados del ión cianuro pueden formar orbitales híbridos con los orbitales “d”

(parcial o totalmente llenos) de los metales de transición. La contribución de un par de

electrones (bien del ión cianuro al metal o viceversa) se conoce como “enlace recíproco”,

y explica la estabilidad de los complejos cianurados con metales. Por otra parte, el ión

cianuro tiene también un triple enlace que puede romperse fácilmente, siendo el

responsable de su elevada reactividad.


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1.2.2. CLASIFICACIÓN DEL CIANURO. [4, 8

Una gran variedad de compuestos de cianuro y sus derivados están presentes en los

relaves y solución pobre (barren) o efluentes residuales que salen de las plantas

extractivas de oro/plata y de los laboratorios metalúrgicos de investigación, ellos pueden

ser clasificados en tres grandes grupos:

Cianuro libre

Complejos de cianuro

Complejos débiles y fuertes del cianuro

Juntos los tres compuestos de cianuro constituyen el “cianuro total”, al conocer la

química de estos tres tipos de cianuro se puede comprender su comportamiento respecto

de la seguridad y el ambiente.

1.2.3. QUÍMICA DEL CIANURO LIBRE.

Cianuro libre es el término utilizado para describir tanto el ion de cianuro (CN) que

se disuelve en el agua del proceso como cualquier cianuro de hidrógeno (HCN) que se

forma en la solución. Las briquetas sólidas de cianuro de sodio se disuelven en el agua

para formar el ion de sodio y el anión de cianuro (CN). El anión de cianuro se combina

luego con el ion de hidrógeno para formar HCN molecular. La concentración del ion de

hidrógeno en el agua del proceso se expresa mediante el conocido parámetro pH.

CN- + H2O HCN + OH-


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Figura 1-1. Relación entre HCN y CN con el pH.

Desde el punto de vista práctico, económico o de seguridad, el pH de la disolución

debe ser superior a 11 para limitar o prevenir la formación y la pérdida de HCN desde los

sistemas acuosos.

1.2.4. COMPLEJOS CIANURADOS.

Aunque las soluciones que contienen cianuro se utilizan en la minería porque

reaccionan con el oro, también reaccionan con otros metales, el mineral aurífero casi

siempre contiene otros metales, entre ellos hierro, cobre, zinc, níquel y plata, así como

otros elementos como el arsénico en la mayoría de los cuerpo mineralizados, las

concentraciones de otros metales típicos son mayores que la concentración de oro en

varios órdenes de magnitud.

Cuando un cianuro alcalino metálico se disuelve en agua, en vez de desprender el

ión cianuro (CN-) el metal de transición y el cianuro permanecen combinados como un

anión radical complejo.

K3Fe(CN)6 3K+ + Fe(CN)6 3-

La estabilidad del anión complejo cianurado metálico depende del catión metal que

forma parte de él, pH y del potencial redox del medio en que se encuentra.


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Cuadro Nº 1-1: Disolución de Metales por el cianuro.

Elementos CONCENTRACIÓN (mg/lt)

Cianuro total 50-2000

Arsénico 0-115

Cobre 0.1-300

Hierro 0.1-100

Plomo 0-0.1

Molibdeno 0-4.7

Níquel 0 .3-35

Zinc 13-740

Hay 28 elementos capaces de formar complejos con el cianuro, siendo 72 los

complejos cianurados metálicos posibles. La toxicidad de los cianuros complejos de

metales se debe generalmente a la disolución del complejo con formación de cianuros

libre.

1.2.5. COMPLEJOS DÉBILES Y FUERTES DEL CIANURO.

Convencionalmente, los químicos en cianuro distinguen entre los complejos

“débiles” y “fuertes” de cianuro, los complejos débiles de cianuro, con frecuencia

denominados cianuros “disociables en ácido débiles” o cianuro DAD (WAD), pueden

disociarse en solución y producir concentraciones ambientales significativas de cianuro

libre, los complejos débiles incluyen complejos de cianuro de cadmio, cobre, níquel, plata

y zinc, el grado al cual se disocian estos complejos depende en gran medida de pH de la

solución.


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Cuadro Nº 1-2: Comportamiento del Cianuro.

Los complejos se enumeran en el orden de aumento relativo de estabilidad, a

medida que se forman los complejos-cianuro se hacen más estables que el cianuro libre,

sin embargo, si el cianuro total son los residuos finales, este tratamiento se convierte en

un problema serio y costoso debido a la estabilidad extrema de los complejos fuertes.

1.2.6. MECANISMO DE LA OXIDACION DEL CIANURO.

El mecanismo de detoxificación de cianuro como es aplicado en plantas de

cianuración puede ser comparado a la oxidación natural de cianuro en suelos para

producir cianato:

2CN- + O2 2CNO-

Sin embargo, esta oxidación es sólo uno de una serie de reacciones, el cual

finalmente puede convertir el cianuro a dióxido de carbono y nitrógeno, según lo

mostrado a continuación.


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Figura 1-2. Mecanismo de Oxidación del Cianuro.

Como resultado de la complejidad de la reacción en cadena, se explicarán

principalmente el mecanismo de la oxidación de cianuro a cianato. La posterior oxidación

para la producir nitrógeno y dióxido de carbono únicamente se puede lograr con ciertos

oxidantes o en un tratamiento biológico.

La oxidación de cianuro y por lo tanto, la formación de cianato es la reacción

termodinámicamente favorecida como lo muestra el correspondiente diagrama Potencial

versus pH mostrado en la figura 1-3 El cual ilustra que el cianato es la especie

predominante dentro del dominio de estabilidad del agua. Sin embargo, contrariamente a

las expectativas termodinámicas, la reacción avanza muy lentamente en la dirección de la

formación de cianato como resultado de un impedimento cinético.

Fig. Nº 1-3: Diagrama de potencial – pH del sistema CN- - OCN—H2O a 25°C


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1.2.7. DEGRADACION DE CIANATO

Después de una detoxificación satisfactoria, el cianuro es oxidado a cianato. Sin

embargo, el cianato no es el producto final de la detoxificación de cianuro. El cianato

reacciona también por oxidación directa con el oxidante usado en la cianuración o por

hidrólisis intermedia.

Algunos de los oxidantes usados en la detoxificación de cianuro, como los

hipocloritos u ozono son aptos para oxidar el cianato a nitrógeno y dióxido de carbono.

2OCN- (ac) + 3OCl-

(ac) + H2O(l) N2(g) + 2CO2(g) + 3Cl-+2OH-(ac)

La dependencia del pH en la oxidación de cianato es inversa para la detoxificación

con ozono. Un incremento del pH favorece la oxidación de cianato y acelera la reacción.

2OCN-(ac) + 3O3(g) + 2OH-

(ac) N2(g) + 2CO32-

(ac) + 3O2(g)+ H2O(l)

El cianato está sujeto a una posterior hidrólisis. El pH de la solución tiene una

ligera influencia en el desarrollo de la reacción. El mecanismo de las reacciones de la

hidrólisis en medio acido y alcalino.

Fig. Nº 1.4: Mecanismo de la hidrólisis del cianato en medio acido y alcalino.


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1.3. TRATAMIENTO DEL CIANURO3.

Se emplean cuatro formas generales de tratamiento de la solución de cianuro:

Degradación natural.

Oxidación química.

Precipitación.

Biodegradación.

1.3.1. DEGRADACIÓN NATURAL.

La degradación natural en las pozas de tratamiento se lleva a cabo debido a la

interacción de varios procesos como la volatilización, hidrólisis, foto degradación,

disociación, oxidación química y bacteriológica, y precipitación. La degradación natural

puede verse influenciada por variables como: las especies de cianuro en la solución y sus

respectivas concentraciones, temperatura, pH, aeración, rayos de sol, presencia de

bacterias, tamaño de poza, profundidad y turbulencia. Los mecanismos principales que

controlan la degradación natural del cianuro son la volatilización del HCN y la disociación

de los complejos metálicos cianurados, siendo esta última, la etapa controlante del

proceso.

1.3.2. DEGRADACIÓN QUÍMICA.

1.3.2.1. OXIDACIÓN POR PERÓXIDO DE HIDROGENO.

Se han desarrollado dos procesos los cuales utilizan el peróxido de hidrógeno para

la destrucción oxidante del cianuro libre y los complejos del cianuro. El primer proceso

conocido como proceso Kastone fue originalmente propuesto por la Dupont, 1 974 y por

Mathre y Devries, 1 981. Este proceso utiliza una solución de peróxido de hidrógeno al

41% con unos pocos mg/L de formaldehido y cobre. El segundo proceso desarrollado por

Degusa Corporation, empleando una solución de peróxido de hidrógeno y sulfato de

cobre a varias concentraciones, aunque es recomendable no emplear las sales de cobre,


18

debido a la presencia de este metal dentro de los minerales tratados. La reacción

fundamental del segundo proceso es:

CN- (ac)+ H2O2(ac) CNO-(ac) + H2O(l)

CN (ac )− +H2O2(ac )+Cu( s )→CNO(ac)

− +4H2O(l )

[M (CN )4 ]−2

(ac )+4 H2O2(ac)+2OH−(ac )→M (OH )2( s)+4CNO(ac)

− +4H2O( l)

2Cu(ac )+2 +[Fe(CN )6 ]

−4(ac)→Cu2 [Fe(CN )6] sCN (ac )

− +2H2O( l)→CO 3(ac)−2 +NH 4(ac)

+

1.3.2.2. CONVERSIÓN A FERROCIANURO.

La adición de excesos de sulfato ferroso a las soluciones cianuradas ajustadas entre

pH 7,5 y 10,5 convierte la mayor parte del cianuro en ferrocianuro. Este es uno de los

métodos más antiguos de disposición de cianuro. El método trabaja mejor para

soluciones de 10 a 100 ppm de HCN, y requiere grandes excesos de sulfato ferroso (16

moles por mol de cianuro para soluciones cuprocianuradas). Se puede alcanzar

reducciones en las concentraciones de cianuro de 88 a 96%. Las sales de ferrocianuro

formado son muy estables y precipitan rápidamente, pero a pesar de ser considerados no

tóxicos, estos se fotodegradan liberando HCN.

Con el uso de sulfato ferroso, realmente no se destruye al cianuro. Este solamente

cambia el cianuro libre hacia una forma más estable, como ferrocianuro el cual puede

formar precipitados altemente insolubles con metales pesados.

NaCN + FeSO4 Na4Fe(CN)6 + Na2SO4

El ataque directo del ión ferroso sobre el cianuro, involucra un consumo del ión

ferroso sobre el calcio presente en el efluente (pH 10) antes de neutralizar al cianuro de

sodio:


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Ca(OH)2 + FeSO4 Fe(OH)2 + CaSO4

4Fe(OH)2 + 2H2O+ O2 4Fe(OH)3

4Fe(OH)2 + CN-+ O2 Fe(CN)64-+ 2OH-

1.3.2.3. OXIDACIÓN CON ACIDO PEROXIMONOSULFÚRICO.

El peróxido de ácido sulfúrico (H2SO5) es conocido como ácido de Caro pues lleva el

nombre de su inventor Heinrich Caro (1 834 – 1 910), quien fue el primero que lo preparó

en 1 898.

El ácido de Caro es un conocido agente degradador de cianuro muy utilizado para el

tratamiento de efluentes proveniente de los procesos de cianuración en la minería del

oro y de la plata. Este es fabricado como producto de la reacción exotérmica entre el

H2SO4 y el H2O2, de la cual, resulta una solución clara e incolora de una sola consistencia

cuyas propiedades físicas se presentan en la tabla 2.5. Debido a su inestabilidad, el ácido

de Caro es generado en el mismo punto de uso bajo la siguiente reacción:

H2 SO4 (ac )+H2O2(ac )⇔H2SO5(ac)+H 2O( l)

El ácido de Caro degrada fácilmente los CNWAD y los cianuros libres que provienen de

los relaves de las plantas en los procesos de extracción de la minería de oro debido a que

estos se disocian fácilmente a pH = 9, este pH resulta porque la adición del ácido de Caro a los

relaves disminuye el pH de los valores normales de estos que están entre 10,5 y 11,5 debido a

la cantidad de álcali utilizado en el proceso de cianuración.


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1.3.2.4. PROCESO INCO – SO2.

La toxicidad de los cianuros solubles sobre las especies vivas es bien conocida, en

consecuencia se hace relevante para la protección del medio ambiente el tratamiento

adecuado de los efluentes de la industria minera. Las consideraciones a este aspecto

permiten entender los problemas técnicos que surgen para poder controlar la emisión de

cianuro al ambiente por la industria minera.

Rápidamente se difundió la destrucción de cianuros mediante la aplicación del

proceso INCO (SO2/aire) introducido en 1 994 después de que INCO adquirió la patente

canadiense original. El proceso se mostró sensible a diversos parámetros como: el pH, la

concentración de ion cianuro, la dosificación de SO2, la concentración de los metales Cu y

Fe en solución, la presencia de otros aniones como SCN- y S2O3=, la viscosidad y la

transferencia de oxígeno. Debe reconocerse en este proceso lo inconveniente que resulta

la presencia del SO2, respecto a su: generación, almacenamiento, manipulación y

agresividad química que impacta a la salud de los trabajadores y al medio ambiente en

general, particularmente en el caso de eventuales derrames o fugas durante el proceso.

Oxidación: NaCN(ac) + SO2(ac) + O2(ac) + H2O(L) NaCNO(ac) + H2SO4(ac)

Me (CN)42- + 4SO2(ac) + 4O2(ac) + 4H2O(L) 4CNO-

(ac) + 4H2SO4 + Me2+

Donde: Me = Au, Ag, Zn, Cu, Fe, Ni, Cd, etc.

1.3.2.5. CLORINACIÓN ALCALINA.

La clorinación alcalina es un proceso químico que consiste en la oxidación y

destrucción del cianuro libre y los complejos de cianuro débiles bajo condiciones alcalinas

(pH: 10,5 – 11,5). El cloro se suministra en forma líquida o gaseosa o bien, como

hipoclorito de sodio en forma sólida. Las formas sólidas se preparan en soluciones


21

concentradas previamente antes de usarse en el proceso de oxidación. El cloro o el

hipoclorito pueden también generarse in situ electrolíticamente.

El primer paso en la destrucción del cianuro utilizando hipoclorito o cloro en forma

de gas consiste en la oxidación del cianuro para formar un cloruro de cianógeno

intermedio como se puede apreciar en las siguientes reacciones:

CN- + ClO- + H2O CNCl + 2OH- CNO- + Cl- + H2O

2CNO- + 3ClO- + 2H+ 2CO2 + H2O + 3Cl- + N2

2NaCN + 2Cl2 + 2Ca(OH)2 (pH = 11) 2NaCl + CaCl2 + Ca(CNO)2 + 2H2O

2NaCN + 5Cl2 + 4Ca(OH)2 2NaCl + 2CO2 + N2 + 4H2O + 4CaCl2

1.3.3. ADSORCIÓN CON CARBÓN ACTIVADO.

El empleo de la adsorción por carbón activado se debe a los intentos de emplearlo

como catalizador de la oxidación del cianuro con oxígeno. Se observó que el cianuro era

en primer lugar adsorbido y después oxidado catalíticamente. La presencia de iones

metálicos, especialmente cobre, intensificaba la eliminación de cianuro por la eliminación

de cianuro mediante la formación de un complejo de cobre.

Posteriormente se investigó la eliminación de cianuro utilizando carbón activado

granulado sin oxidación (1 971). Se encontró que para la eliminación del cianuro era

necesaria la adición de cobre o níquel. El proceso consiste en la adición de iones

metálicos, seguida de un periodo de formación de complejos y de la adsorción de una

columna de carbón activado granulado. El estudio fue muy completo y en él se investigó

la generación y reutilización del carbón activado conjuntamente con la eliminación del

cianuro. La regeneración del carbón se realizaba mediante un ciclo de lavado ácido,

empleando ácido sulfúrico. Utilizando columnas de adsorción y con un contenido de

cianuro de cobre de 75 mg/L expresado en cianuro en el afluente, se obtenía en el

efluente concentraciones de cianuro de menos de 0,5 mg/L. Sin embargo, el costo

inherente a la adquisición del nuevo carbón y su regeneración, hacia el proceso era


22

inaplicable en la mayor parte de los casos en que había contenidos elevados de cianuro

disociable en ácido débil.

Por otra parte, el uso de adsorción mediante carbón activado, puede ser un proceso

viable para eliminar contenidos de trazas de cianuros (< 2,0 mg/L) y cobre del agua de

decantación después de la reducción mediante tratamiento o atenuación natural. Puede

emplearse carbón activado nuevo y una vez agotado, reciclarlo en un circuito de carbón

de pulpa. Este procedimiento puede encontrar aplicación en algún caso específico,

cuando deban depurarse caudales pequeños del agua de proceso excedentes, antes de la

descarga. En muchos casos en que se utiliza carbón activado para recuperar oro residual

de disoluciones de decantación, se ha observado la reducción de los contenidos de

cianuro disociable en ácido débil y de metales.

1.3.4. BIODEGRADACIÓN [6,7].

El tratamiento biológico de los residuos de cianuración implica la oxidación

biológica del cianuro libre, los cianuros complejos metálicos, el tiocianato y los

correspondientes productos de su descomposición.

Los procesos biológicos ensayados son: fango activado, filtros percoladores,

contactores biológicos rotatorios, torres de tratamiento biológico y filtro biológico

aireado.

El proceso biológico, comprende dos pasos independientes de oxidación bacteriana

para facilitar la asimilación completa del efluente metalúrgico. El primer paso consiste en

la descomposición de cianuros y tiocianatos por oxidación y la posterior adsorción o

precipitación de los metales libres en la biopelícula. El primer pasó está representado por

las siguientes ecuaciones:

M xCN y (ac)+2H2O(l)+12O2(g)→M (ac)+−biopelicula+HCO3(ac)

− +NH 3(ac)


23

Donde:

M= (Cu, Fe, Zn, Ni)

2SCN (ac)− +2H2O(l )+

52O2(g )→SO4(ac)

−2 +HCO3 (ac )− +NH 4 (ac)

+

El segundo paso de la asimilación convierte el amoniaco en nitrato mediante

nitrificación convencional. La concentración inicial de amoniaco en el afluente y con el

amoniaco producido por descomposición de cianuro y tiocianato. La nitrificación se

desarrolla mediante las siguientes reacciones:

2NH 4(ac)+ +3O2(g)→2NO2 (ac )

− +4H (ac )+ +2H2O( l)

2NO2(ac )− +O2(g)→2NH 3 (ac )

−

1.3.5. CLASES DE BIODEGRACIÓN.

En la biodegradación existen dos métodos de reducción del cianuro:

Aerobia.

Anaerobia.

1.3.5.1. AEROBIA.

Se da en las partes del terrero que presentan condiciones aeróbicas, sólo si el

mineral está oxidado, en algunos procesos biológicos se puede consumir ácido cianhídrico

y generar cianato de hidrógeno, aunque éste se hidroliza después en amoníaco y dióxido

de carbono, estos mecanismos de reacción se muestran a continuación.

2HCN+O2 enzimas→

2HCNO


24

2HCNO+H 2O→NH3 (g)+CO2( g)

1.3.5.2. ANAEROBIA.

Este tipo de degradación se da en pequeñas porciones del terrero y, la condición

para que se presente es que exista sulfuro de hidrógeno (HS -) o ácido sulfhídrico (H2S), las

especies de azufre presentes dependen del pH, si el pH es mayor a 7 está presente el HS -,

en caso contrario, si el pH es menor a 7 habrá más ácido sulfhídrico La formación de

tiocianato de hidrógeno (HCNS) mediante la degradación anaeróbica se muestra en las

siguientes reacciones:

C N- + H2S(acuoso) → HCNS +H+

HCN + H S- → HCNS + H+

Después el HCNS se hidroliza para formar el amoníaco, ácido sulfhídrico y dióxido

de carbono.

En comparación con la biodegradación aerobia del cianuro, la biodegradación

anaerobia es mucho más lenta y las bacterias anaerobias tienen un umbral de toxicidad

del cianuro de solamente 2 mg/Lt en comparación con el de 200mg/lt para las bacterias

aerobias; por lo que se concluye que la biodegradación anaerobia es menos eficaz que la

aerobia.

1.4. MICROORGANISMOS.

Organismos microscópicos, término genérico que se aplica a las bacterias, los virus,

los hongos microscópicos y los parásitos protozoarios. Que pueden resultar perjudiciales

o beneficiosos al hombre, según el caso.


25

1.4.1.TIPOS DE MICROORGANISMO.

Dentro de la bioremedicación existen tres formas de degradación:

- Con Bacteriana.

- Con Hongos.

- Levaduras.

- Protozoarios.

1.4.2. HONGOS 5.

Los hongos se conocen como organismos unicelulares y pluricelulares

principalmente con estructuras hifales, los cuales obtienen sus nutrientes por absorción.

Estas definiciones comprenden los organismos heterogéneos convencionalmente

estudiados por micologistas. La nutrición heterotrófica puede ser lograda por diferentes

estilos de vida saprofítica, parásita o simbiótica.

Hongos filamentosos Hongos levaduríformes

Fig. Nº 1-5: Tipos de Hongo.

1.4.3. CLASES DE HONGOS.[6]

Dentro de la familia de hongos podemos describir los siguientes:

Neurospora crassa

Rhizopus arrhizus

Aspergillus niger

Aspergillus ansia


26

Penicillum spinulosum

Penicillum chrysogenum

Penicillum

Aspergillus ochraceus

Aspergillus sp.

Tricoderma harzianum

1.4.4. LOS HONGOS ASPERGILLUS.

Son microorganismos incapaces de realizar fotosíntesis, debiendo obtener su

energía y las sustancias necesarias para su desarrollo y multiplicación a partir de la

asimilación de compuestos orgánicos simples o complejos de acuerdo a sus

requerimientos nutricionales.

1.4.5. ESTUDIO CINÉTICO DE CRECIMIENTO MICROBIANO [4].

El crecimiento microbiano modifica la composición del medio en el cual se

desarrolla, implicando la aparición de la biomasa, la desaparición del sustratos, el

consumo de oxigeno y amoniaco, la aparición de subproductos del metabolismo y el

desprendimiento de energía en forma de calor.

1.4.6. CURVA DE CRECIMIENTO MICROBIANO [4].

Se efectúa para tal fin un cultivo del tipo clásico en el cual, después de sembrar, se

observa el crecimiento hasta el agotamiento de los nutrientes del medio. EI estudio

consiste en seguir, en función del tiempo (t) la evolución del crecimiento (X), y la

concentración celular (esporas/cm3) o concentración de biomasa microbial (g. de masa

secaIcm3) según el tipo de microorganismos. Durante el crecimiento se presentan diversas

fases como se muestra en la figura 1-6.


27

Concentración

Celular

Cel/cm3 1 2 3 4

Tiempo, hora

Fig. Nº 1-6: Curva de crecimiento de una población de hongos.

Fase de Latencia a Adaptación "1": Se presentan después de la siembra del

microorganismo en el medio de cultivo. Se trata de un periodo de adaptación en el curso

del cual la célula sintetiza las enzimas que le son necesarias para metabolizar el sustrato

que existe. En el curso de esta fase la reproducción celular es mínima y su duración varia

principalmente según el tamaño del inóculo, la edad de las células y tipo de sustrato que

contiene el medio de cultivo.

Fase de arranque "2"; terminada la fase anterior se asiste al inicio del crecimiento

propiamente dicho. La concentración celular o concentración en biomasa X, aumenta

lentamente y después mas rápido. La velocidad de reproducción aumenta ( dxdt ) así como

la velocidad específica de crecimiento.

Fase Exponencial de Crecimiento "3": Se inicia cuando la velocidad de

reproducclón celular es mayor que le de muerte, hasta llegar a un valor máximo. Esta fase

logarítmica o exponencial se inicia y va a durar en tanto que el aumento de la velocidad

de reproducción sea constante.

Fase de Disminución de Velocidad "4": Se llega a un momento en que la fase

exponencial presenta un punto de inflexión. Este corresponde a una disminución en la

velocidad de crecimiento ocasionado por la desaparición de uno o varios compuestos en

el medio de cultivo necesarios para el crecimiento.


28


29

II. MATERIALES Y MÉTODO.

2.1. MATERIALES.

2.1.1. CARACTERÍSTICA DE LA MUESTRA.

Para las pruebas de biodegradación de cianuro se empleo solución de cianuro

proveniente del efluente de la empresa minera (MARSA) cuya composición es el

siguiente:

Cuadro Nº 2-1: Análisis de la Solución Barren.

ppm

pH NaCN As Fe Cu Pb Zn Sb Cd

10.

6

160 20.16 45.60 75.20 0.25 64.00 0.82 0.05

2.1.2. MEDIO Y REACTIVOS.

Para los análisis de cianuro libre.

- Nitrato de plata (AgNO3).

- Ioduro de potasio (KI).

Medio Tuovienen Kelly modificador Ms 9b – CN.

- SO4 (NH4)2 100 ppm

- K2HPO4 3 H2O 40 ppm

- Mg SO4 7H2O 250 ppm

- Dextrosa 3%

- Estreptomicina 500 ppm

- NaCN 1000 ppm


30

Agar papa cianuro:

Agar - agar 1 800 ppm

papa 250 000 ppm

Agua destilada 1 Lt

Dextrosa 40 000 ppm

NACN 500 ppm

NaOH

Estreptomicina 500 ppm

Este medio se usa para la incubación y adaptación de los hongos.

Reactivos de asepsia y esterilización.

o Alcohol yodado.

o Solución sulfocrómica.

Reactivos para observaciones microscópicas.

Azul de lactofenol.

2.1.3. BIORREACTORES.

Los biorreactores son equipos diseñados según el tipo de cultivo al cual se destina,

siendo su geometría concebida de forma tal que la transferencia de oxigeno sea lo más

eficaz posible y pudiendo ser construidos de vidrio o de metal según su volumen, siendo

una condición fundamental que el biorreactor este cerrado a la posible entrada de

contaminantes, por tanto se debe recurrir a mecanismos y materiales previamente

esterilizados.


31

Cualquiera que sea el tipo de microorganismos, el biorreactor debe permitir un

contacto tan bueno como sea posible entre las frases bióticas y abióticas del sistema. En

el caso de los organismos filamentosos agrupados en "pelotas", las transferencias al

interior de la masa del micelio se efectúan muy mal y solo en la periferia de las pelotas

hay una actividad máxima y de esto resulta una heterogeneidad perjudicial para un buen

desarrollo del proceso. Una característica muy Importante del biorreactor, en el caso de

los procesos aerobios, es su capacidad para transferir a la biomasa microbiana la cantidad

de oxígeno que necesita.

EI oxígeno disuelto recomendado en procesos aerobios oscila generalmente entre

1 ppm a 2 ppm; si se encuentra por debajo de 1 ppm puede constituirse en un factor

limitante para el desarrollo del microorganismo y si está por encima de 2 ppm implica un

gasto innecesario de energía.

2.2. MÉTODOS.

2.2.1. EQUIPO EXPERIMENTAL.

Consistió de una batería de 18 biorreactores de vidrio, con capacidad para 500 cm3

cada uno, alimentado por aire a través de un capilar de 200 mm de longitud sumergido en

su Interior y tapados para evitar la contaminación del contenido.

EI aire es alimentado por dos minicompresores y es pasado previamente par filtros

de algodón y luego esterilizado haciéndolo pasar por burbujeo en una solución que

contiene cloruro de sodio al 7% y 500 ppm de estreptomicina.

2.2.2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

Constó de cuatro etapas, que se realizaron con Aspergillus sp y se detallan a

continuación.


32

2.2.2.1. AISLAMIENTO Y ADAPTACIÓN DE LOS HONGOS.

La muestra mineral, a partir de la cual se aislaron los hongos fue tomada de una

veta ubicada en la provincia de Juncán, La Libertad, y muestra especies como pirita,

galena, calcopirita y sales solubles, entre otros.

El procedimiento para aislar los hongos fue el siguiente:

a. Se molió el mineral a malla -100.

b. Se peso un kilogramo de mineral molido y junto a un litro de agua destilada estéril se

colocó en un biorreactor de agitación mecánica. Con ácido sulfúrico, se reguló el pH a

2 y luego se adicionó el medio de cultivo de Tuovienen-Kelly ( Ms9b ), cuya

composición es:

- SO4 (NH4)2 100 ppm



- Dextrosa 3%

c. Se agita el contenido por 10 minutos, con el fin de homogeneizarlo y diluir las sales

del medio de cultivo Ms9b.

d. Se descargó el reactor hacia un filtro a presión, para obtener la solución clarificada a

la que se le adicionó el medio de cultivo Ms9b.

e. Se dio un tiempo de Incubación de 10 días, luego de los cuales fueron aislados los

hongos mediante siembra de 1 cm3 de media de cultivo Ms9b en placas de petri, a las

cuales se les agregó posteriormente agar papa dextrosa (APD). dándole un tiempo de

Incubación de 7 días, al cabo del cual se resembraron las colonias de hongos que

crecieron, en tubos de ensayo con APD, para obtener un cultivo puro. A partir de este

se procedió a identificar alas hongos aislados determinándose que pertenecían al

genera Aspergillus.


33

2.2.2.2. FASE DE ADAPTACIÓN DE LOS HONGOS A INCREMENTOS DE pH

Aspergillus sp. en etapas sucesivas fue adaptándose a pH cada vez mayores, para

lo cual se les sembró en caldo Ms9b a pH 4 inicialmente y fueron mantenidos durante 10

días a temperatura ambiente. Luego se resembró en APD a pH 4 Y fueron Incubadas par 5

días a temperatura ambiente.

Se repitió los pasos anteriores para valores de pH 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 Y 12 con

10 cual se obtuvo un cultivo puro adaptado a pH 12

2.2.2.3. FASE DE ADAPTACIÓN DE LOS HONGOS AL INCREMENTO DE LA

CONCENTRACIÓN DE CIANURO.

Concluida la fase anterior, se procedió. Estimular a Aspergillus sp. para que

desarrollen y consumen cianuro como una de sus fuentes de carbono y nitrógeno, para lo

cual se hizo pequeños incrementos de concentración de cianuro, teniendo en cuenta que

el metabolismo del cianuro es inhibido por la presencia de cianuro.

Se sembró los hongo en caldo Ms9b a pH 9.5, 10,5 y 11.5 con una concentración

de cianuro de 10 ppm permaneciendo por 10 días a temperatura ambiente y luego fueron

resembrados en APD e incubados por 5 días a temperatura ambiente. Se repitió el

procedimiento para cada valor de pH y para concentraciones de cianuro de 50, 100, 200,

400, 600, 800, 1000, 1500 y 2000 ppm obteniéndose cultivos puros adaptados a consumir

cianuro.

2.2.2.4. PRUEBAS PRELIMINARES.

Teniendo como variable dependiente la biodegradación de cianuro se realizaron

pruebas con el fin de determinar las variables independientes y niveles más convenientes

para la investigación para lo cual se empleó concentraciones de hongos de:


34

104 Esporas/dm3

105 Esporas/dm3

106 Esporas/dm3

Las soluciones se fijaron en los niveles de pH:

9.5

10.5

11.5

Los resultados de las pruebas preliminares, que permitieran establecer los niveles

de las variables concentración de los hongos y los valores de pH de la solución, se

muestran en la tabla A-1-B del apéndice, para las pruebas con 10 ppm de cianuro y 10 4

esporas I dm3.

2.3. BIODEGRADACIÓN DEL CIANURO.

2.3.1. PREPARACIÓN DEL INÓCULO.

Se realizó de la siguiente manera:

Sembrado de hongos adaptados en tubos de ensayo con medio agar papa

cianuro.

Incubación por 7 días a 28 °C.

Suspensión de esporas en solución salina fisiológica esteril

Conteo de concentración de esporas I ml utilizando la cámara de newbauer.

2.3.2. INOCULACIÓN Y PREPARACIÓN DEL MEDIO TUOVIENEN KELLY Ms9b-CN.

Se diluyó el inóculo en SSF hasta obtener la concentración de organismos deseada (104,


35

105, 106 esporas/dm3), luego se adicionó las sales del media Tuovienen Kelly Ms9b-CN hasta

obtener las siguientes concentraciones:

- SO4 (NH4)2 100 ppm



- Dextrosa 3%

- Estreptomicina 500 ppm

- NaCN 500 ppm

2.3.3. DISEÑO EXPERIMENTAL.

De acuerdo a las variables y sus niveles, con triple repetición el esquema de

experimentos queda de la siguiente manera:

En cada biorreactor se adiciona la solución que contiene el cianuro, la cantidad

calculada de hongos y se mantiene un nivel de pH, luego se inicia la biodegradación y

durante este tiempo se inyecta aire esterilizado al biorreactor. Cada cierto tiempo se

extraen muestras para analizar por cianuro total, de acuerdo al método del acido pícrico.

EI volumen de cada biorreactor fue de 400 cm3, y el nivel de pH es controlado par un

pH-metro digital y su regulación se logra can la adición de soda caustica grado reactivo.

Para cada nivel de las variables y sus combinaciones resulta la cantidad de 33

pruebas, cuyo esquema experimental se muestra en la tabla Nº A-3 del apéndice.

2.3.4. PROCEDIMIENTO DE DATOS

Se obtendrán las correlaciones correspondientes alas efectos de las variables sobre el

porcentaje de destrucción de cianuro y se efectuara el análisis de varianza para encontrar

el grado de significancia de cada variable en el proceso.


36

III. RESULTADOS.

Tabla Nº 3-1. Cianuro total en la solución de 9 días de tratamiento, ppm.

pH 9.5 10.5 11.5

Concentración

esporas/cm3 104 105 106 104 105 106 104 105 106

Cianuro ppm 3.21

3.45

2.99

2.23

2.20

2.00

1.74

1.90

1.80

4.19

3.95

4.25

2.23

2.40

2.20

2.97

2.75

3.01

5.27

5.10

5.20

3.21

3.20

3.31

2.23

2.20

2.15

Promedio 3,22 2,14 1,81 4,13 2,28 2,91 5,19 3,24 2,19

Con lo cual el porcentaje de destrucción de cianuro es el siguiente:

% 97,99 98,66 98,87 97,42 98,58 98,18 96,76 97,98 98,63

0 250000 500000 750000 100000097.5

98.0

98.5

99.0

99.5

100.0pH 9.5

Concentración (esporas/cm3)

Porc

enta

je d

e Re

cupe

ració

n

Fig. Nº 3-1: Destrucción de Cianuro a diferentes concentraciones de cepas pH

9.5 constante.


37

0 250000 500000 750000 100000097.5

98.0

98.5

99.0

99.5

100.0pH 10.5


Porc

enta

je d

e Re

cupe

ració

n

Fig. Nº 3-2: Destrucción de Cianuro a diferentes concentraciones

de cepas pH 10.5 constante.

0 250000 500000 750000 100000097.5

98.0

98.5

99.0

99.5

100.0pH 11.5


Porc

enta

je d

e Re

cupe

ració

n

Fig. Nº 3-3: Destrucción de Cianuro a diferentes concentraciones

de cepas pH 11.5 constante.


38

0 250000 500000 750000 100000097.5

98.0

98.5

99.0

99.5

100.0pH 9.5

pH 10.5

pH 11.5


Porc

enta

je d

e Re

cupe

ració

n

Fig. Nº 3-4: Destrucción de Cianuro a diferentes concentraciones de

cepas vs pH 9.5, 10.5 y 11.5 constante.

Tabla Nº 3-2. Análisis de varianza para los resultados obtenidos.

Fuente de variación Grado de

libertad

Suma de

cuadrados

Cuadro

medio

F F0.01

Repetición 2 0.0078296 0.0039148 0.2233 10.92

Efectos de:

pH 2 6.0679185 3.03395925 173.058 10.92

Esporas/cm3 2 18.639674 9.31980369 531.604 10.92

Interacción pH esporas 4 3.7930593 0.94826482 54.089 9.15

Error 16 0.2805037 0.01753148

Total 26


39

IV. DISCUSIÓN

De acuerdo al análisis de varianza, la variable que influye más en la biodegradación de

cianuro es la concentración de esporas, como se muestra en la tabla 3.2, por su aporte al alto valor

de F en la prueba de Snedecor. La variable pH aunque en menor proporción que la concentración

de esporas, muestra una marcada influencia en el proceso de biodegradación de cianuro.

Con la misma concentración de esporas y variando el pH de mayor a menor se alcanza cada

vez mayor biodegradación de cianuro, lo que puede explicarse por el acercamiento hacia el rango

de pH entre 4 y 6, optimo para la viabilidad de los hongos. A pH menor de 9, la hidrólisis del cianuro

y la generación de acido cianhídrico gas, ocurren en forma natural, por lo que esto contribuye a

menores niveles de cianuro total residual el efluente tratado.

Para un mismo valor de pH , a medida que se incrementa la concentración de esporas

aumenta la destrucción del cianuro , tal como se muestra en la tabla 3.2 que podría explicarse par

la presencia cada vez, mayor de hongos para una misma cantidad de cianuro ocasionando una

biodegradación en menor tiempo. Sin embargo, debe tenerse en consideración que, a medida que

se emplea una mayor concentración de Aspergillus, se incrementaran también los costos de

operación.

EI alto porcentaje de destrucción de cianuro obtenido (98.87 %) empleando Aspergillus es

comparable al tratamiento con Pseudónimas sp realizado en la mina Homestake, así como el

empleo de penicillium para biodegradar el 99 % de cianuro de un efluente de cianuración.


40

V. CONCLUSIONES

- La concentración de esporas es la variable más relevante para la destrucción de cianuro.

- Con pH menor se consigue la mayor destrucción del enlace triple del cianuro, aunque existe el

peligro de hidrólisis.

- Los resultados obtenidos son comparables a los logrados por otros investigadores.

- Una evaluación económica debe ser practicada para decidir el tiempo y concentración de

esporas adecuados.


41

VI. RECOMENDACIONES.

- Iniciar estudios paralelos con bacterias y hongos, para optimizar un procedimiento para

eliminar la contaminación por cianuro. Se debe incentivar la integración de las especialidades de

Microbiología con las ingenierías y otras afines, para afrontar problemas de mutua

competencia.

- Realizar otros estudios a nivel piloto, para obtener muestras de mayor tamaño.


42

BIBLIOGRAFÍA

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Básicos sobre Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable . Ed. Overprint Grupo

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Marcos Lima Perú.

10.


43

http://www.analistaseconomicos.com/

http://www.ivan.cl/

ANEXO


44

Tabla Nº A-1-A: Porcentaje de degradación de cianuro con 10 ppm de cianuro en la solución

Concentración de Cianuro: 10 ppm

Días de adaptación : % de degradación

pH 7 14 21 28 35 50 60 75

9,5

28,1

8 32,80 41,50

46,8

0 67,10 77,80

85,8

8 84,10

9,5

28,1

8 34,10 43,88

48,3

3 63,87 72,50

87,5

8 88,38

10,5

28,1

8 37,53 45,58

52,1

0 61,24 68,90

77,8

8 90,23

10,5

28,1

8 35,18 38,89

44,3

5 58,98 70,23

82,1

5 91,00

11,5

25,3

2 25,82 37,78

45,0

0 53,72 67,48

77,8

0 89,99

11,5

25,3

2 31,30 39,48

50,3

3 61,24 73,10

85,3

3 83,27


45

0 10 20 30 40 50 60 70 8020

40

60

80

100

DEGRADACIÓN DEL CIANURO EN EL TIEMPO (CONCENTRACIÓN NaCN 10 ppm)

pH 9.5 (1)pH 9.5 (2)pH 10.5 (3)ph 10.5 (4)pH 11.5 (5)pH 11.5 (6)

TIEMPO DIAS

% D

EGRA

DAC

IÓN

Figura Nº A-1-A: Porcentaje de degradación de cianuro con 10 ppm de cianuro en la solución.

Tabla Nº A-1-B: Porcentaje de degradación de cianuro con 10 ppm de cianuro en la solución



pH 7 14 21 28 35 50 60 75

9,5

28,1

8

33,4

5

42,6

9

47,5

7

65,4

9

75,1

5

86,7

3

86,2

4

10,

5

28,1

8

36,3

6

42,2

4

48,2

3

60,1

1

69,5

7

80,0

2

90,6

2

11,

5

25,3

2

28,5

6

38,6

3

47,6

7

57,4

8

70,2

9

81,5

7

86,6

3


46

0 10 20 30 40 50 60 70 8020

40

60

80

100


9,510,511,5

TIEMPO DIAS

% D

EGRA

DAC

IÓN

Figura Nº A-1-B: Porcentaje de degradación de cianuro con 10 ppm de cianuro en la solución.

Tabla Nº 2-B-A: Porcentaje de degradación de cianuro con 100 ppm de cianuro en la solución



pH 7 14 21 28 35 50 60

9,5 43,18 54,54 66,67 73,58 82,15 81,09 88,33

9,5 38,43 48,32 58,48 68,78 77,83 88,85 94,87

10,5 28,18 50,55 45,85 50,50 63,87 73,40 91,00

10,5 30,24 30,24 35,40 40,55 55,40 68,78 88,85


47

11,5 23,95 23,85 30,24 39,43 44,44 80,24 85,33

11,5 18,43 28,18 30,24 40,55 48,50 58,38 80,58

0 10 20 30 40 50 60 7020

40

60

80

100

DEGRADACIÓN DEL CIANURO EN EL TIEMPO(CONCENTRACIÓN NaCN 100 ppm)

pH 9.5 (1)pH 9.5 (2)pH 10.5 (3)ph 10.5 (4)pH 11.5 (5)pH 11.5 (6)

TIEMPO DIAS

% D

EGRA

DAC

IÓN

Figura Nº A-2-A: Porcentaje de degradación de cianuro con 10 ppm de cianuro en la solución.

Tabla Nº A-2-B: Porcentaje de degradación de cianuro con 100 ppm de cianuro en la solución



pH 7 14 21 28 35 50 60

9,5 40,805 51,43 62,575 71,18 79,99 84,97 91,6

10,5 29,21 40,395 40,625 45,525 59,635 71,09 89,925

11,5 21,19 26,015 30,24 39,99 46,47 69,31 82,955


48

0 10 20 30 40 50 60 7020

40

60

80

100


9,510,511,5

TIEMPO DIAS

% D

EGRA

DAC

IÓN

Figura Nº A-2-B: Porcentaje de degradación de cianuro con 10 ppm de cianuro en la solución.

Tabla Nº A-3: Cuadro de Datos para diseño experimental

pH9.5 10.5 11.5

Tiempo Concentración de hongos, esperas/mlHoras 104 105 106 104 105 106 104 105 106

08

1624324048566472


49

808896

104112120128


50

TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE RELAVES AURÍFEROS QUE CONTIENE CIANURO EN FUNCIÓN DE SU pH Y...

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