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Extracción tecnificada de oro con cianuro

Extracción tecnificada de oro con cianuro

Cianuración por percolación o lixiviación en pilas
Cianuración con agitación
Precipitación del oro con zinc
Precipitación de oro con carbón activado
Impactos ambientales en la extracción de oro
Fuentes

Cianuración por percolación o lixiviación en pilas

Generalidades. La cianuración en pilas se aplica a las menas de oro y plata de alta ley explotadas en bajo volumen por la pequeña minería, o a grandes depósitos de oro de baja ley, explotados por la gran minería debido a sus altos costos de capital y operación.

La cianuración en pilas consiste en la percolación con una solución diluida de cianuro, o sea, en el paso lento de la solución a través del material poroso de la pila. La pila puede ser de mena aurífera triturada, o molida y aglomerada, dispuesta sobre una superficie impermeable que permite colectar la solución de cianuro de oro resultante. Sobre la pila se rocía la solución de cianuro diluida, que percola y disuelve los metales preciosos finamente diseminados en el material de la pila.

La solución enriquecida de oro y plata llega al piso impermeable, dispuesto en forma ligeramente inclinada, para que fluya hacia una pileta de almacenamiento. Esta pileta alimenta con solución el circuito que precipita oro y plata a partir de los cianuros.

La flexibilidad operativa de la lixiviación por percolación permite tratamientos que pueden durar semanas, meses y hasta años, dependiendo de los tamaños de la mena y de la pila con que se esté trabajando.

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Laboratorio de análisis químico.

Ensayos iniciales de laboratorio. Antes de poner en marcha el proceso de cianuración, es conveniente determinar en el laboratorio los valores óptimos de las variables, que conducen a un tratamiento económico y eficiente de la mena molida.

Consumo de cianuro por tonelada de mineral tratado.

Consumo de cal por tonelada de mineral tratado.

Optimo grado de molienda.

Tiempo de contacto, ya sea en la lixiviación por agitación como en la lixiviación por percolación.

Concentración más conveniente del cianuro en la solución.

Dilución más adecuada de la pulpa.

Decisión. La decisión a favor de la lixiviación en pilas puede tomarse luego de evaluar las siguientes relaciones: Grado de trituración versus Percolabilidad. Consumo de reactivo versus Recuperación de oro. Consumo de reactivos versus Concentración de reactivos.

Filtrado de la solución. Dependiendo de la altura de la pila la solución lixiviada demora de 3 a 5 días en aparecer en la base de la pila.

Con la filtración de la solución lixiviada de la pila, se debe lograr una solución rica en oro, transparente y con un contenido de sólidos en suspensión menor a 2 partes por millón (ppm).

El filtro de más bajo costo es el de arena, que se arma con un lecho de 0.20 metros de espesor y 0.25 metros cuadrados de área por metro cúbico de solución rica.

Requerimientos de agua. El agua agregada para mojar la pila debe estar entre (0.05 a 0.08 m3/ton). El consumo de agua para lavar la pila después de la lixiviación y para compensar las pérdidas por evaporación, no debe sobrepasar los 1.5 m3/ton. En este caso no está incluida el agua de la solución estéril en los tanques de precipitación.

Menas no aptas. Algunas menas de oro no son aptas para el tratamiento por cianuración en pilas. Entre ellas las que contienen agentes cianicidas, o sea, que consumen cianuro adicional al necesario para disolver el oro y la plata, como los sulfuros parcialmente oxidados de As, Sb, Zn, Fe y Cu. También las que contienen material carbonaceo o pizarroso, porque adsorbe los metales preciosos de la solución, y sustancias orgánicas que quitan oxígeno a las soluciones. El oxígeno es un elemento vital para que ocurra la reacción de disolución del oro por el cianuro. Además son menas no aptas, aquellas en que el oro y la plata están en partículas de tamaños gruesos, ya que demoran demasiado tiempo en disolverse.

En la cianuración en pilas, las menas finas no porosas y por tanto no permeables a la solución, requieren aglomeración.

Análisis previos. Para determinar cuándo la cianuración es un proceso adecuado para una mena aurífera, se debe realizar los siguientes análisis: Examen mineralógico. Pruebas de cianuración con el objeto de determinar grado de extracción y consumo de reactivos NaCN y CaO. Prueba de percolación en columnas con la mena triturada a varias granulometrías hasta -3/8. La anterior prueba para determinar el tamaño de la mena triturada, con que los metales preciosos son lixiviables con un consumo económico de reactivos. Simultáneamente puede hacerse una prueba de adsorción de oro con carbón activado, para determinar si el carbón activado es conveniente para separar el oro de la solución de cianuro.

En algunos casos es necesario hacer pruebas piloto con pilas a diversos tamaños, y teniendo el cuidado de que la relación de superficie a volumen de la pila, no falsee la cantidad de ingreso de oxigeno.

Ventajas. Con respecto a la lixiviación con agitación, la lixiviación en pila ofrece las siguientes ventajas: Es una operación simple. En menas de alta ley no requiere molienda, solo trituración de la mena. Bajos consumos energéticos y de agua. Posibilita procesar minerales marginales.

Costos. Con respecto a una planta de lixiviación por agitación y decantación Merril-Crowe, los costos de las instalaciones de una planta de lixiviación por pila son menores en un 20 y 30%. Los costos de operación son menores en un 30 y 65%.

En el estado de Nevada los costos para operaciones que van de 600 a 6000 TC/día varían de $ 1.70 a 5.32 US$ por tonelada procesada.

En una planta en Nuevo México para una producción de 34 000 TC, el costo total incluyendo labores mineras y trituración a -1/4″ fue de 10.41 US $/TC.

En Carlin Gold Mining Co. para una producción de 9000 TC mensuales, el costo es de $ 2.54/TC.

El U.S. Bureau of Mines, en diciembre 1968, estimó el costo de lixiviación y recuperación de los valores en metales preciosos con carbón activado, para menas no trituradas en pilas de 500 000 TC, en 1.80 US $/TC.

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Sin incluir los costos de labores mineras, la estimación abarcó: construcción del piso asfaltado, cargue y lixiviación del mineral, adsorción y desorción de oro, y regeneración del carbón activado en un valor bastante superior, alrededor US$ 6.00/TC para una operación de 30 000 TC, donde el mineral es previamente triturado y aglomerado con cal o cemento.

En base a las operaciones comunes en pequeña minería de 100 toneladas por día, se presenta una estimación de costos. La operación supone triturado del mineral a 1/2″, aglomeración con cemento, lixiviación durante 20 días, carga y descarga de la pila, 5 kg de cemento y 1 kg. de NaCN por tonelada.

Características. –En 30 – 60 días se puede llegar al 60 – 80% de extracción por lixiviación del oro total. En la segunda semana de tratamiento se logra extraer el 50% del oro residual.

– El consumo de agua es pequeño, fluctúa alrededor de 1.5 metros cúbicos por tonelada de mena en la pila.

– La energía se gasta fundamentalmente en la trituración y está en función del tamaño del triturado requerido.

– Los metales se disuelven en el cianuro en el siguiente orden: mercurio, oro, cobre, plata.

– Los metales disueltos en el cianuro se adhieren al carbón activado en el siguiente orden: mercurio, oro, plata.

– Cuando se trata de pequeñas minas, se pueden usar plantas portátiles, las cuales pueden ser trasladadas a otros lugares.

– La cianuración en pilas permite explotar numerosos yacimientos mineros con inversiones bajas, recursos económicos escasos, y pronta liquidez.

– La lixiviación en pila, seguida de adsorción de oro en carbón activado, desorción y electro recuperación de oro es más apropiada para menas que sólo tienen oro o mayor proporción de oro, que de plata.

– Cuando las menas tienen mayor contenido de plata y poco oro, se recomienda precipitar la plata con Na2S, o precipitar ambos elementos con polvo de zinc, por ejemplo con el equipo de Merril-Crowe, o adsorber el oro con carbón activado.

– Los costos de operación de una pila de cianuración fluctúan entre 2 y 10 US$ por tonelada y permiten beneficiar menas hasta con un gramo de oro por tonelada.
Cianuración con agitación

Características de las menas. Los contenidos de oro en las menas que se someten a trituración y molienda para la cianuración por agitación deben ser superiores a un gramo de oro por tonelada.

Molienda. En el proceso de lixiviación con agitación, la mena es triturada y molida hasta convertirla en polvo de tamaños menores a los 105 micrones (0,105 mm). La mena en polvo se transporta por cinta a una serie de tanques de lixiviación.

Cianuración. Las menas molidas se agitan con soluciones de cianuro de sodio desde 6 hasta 72 horas. La solución cianurada se usa en concentraciones de 200 a 800 partes por millón (ppm). La concentración de una solución de cianuro rica, varía de 0.5 a 15 gramos de oro por metro cúbico de solución.

Esta agitación se hace mecánicamente, y con inyección de aire, para lograr un mayor contacto entre reactivos. Esto mejora el rendimiento de la de lixiviación. El cianuro disuelve el oro de la mena en forma de un complejo estable de oro y cianuro.

La velocidad de disolución del oro nativo depende de tres factores importantes: tamaño de la partícula, grado de liberación del oro de la mena y contenido de plata.

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Reactor de cianuración para concentrados ricos en oro

Neutralización de cianicidas. La mena molida puede necesitar una preparación previa, como la oxidación, para oxidar los sulfuros cianicidas antes de agregar el cianuro. Así se neutralizan las especies consumidoras de cianuro que se encuentran en la mena en polvo.

Alcalinización de la solución. El pH de la mezcla, polvo – agua se aumenta hasta 10-11 con cal, en el circuito de lixiviación, para neutralizar los componentes ácidos de la mena, y así cuando se agregue el cianuro, no se gaste en la formación de cianuro de hidrógeno gaseoso y tóxico, sino solamente en la disolución del oro.
Precipitación del oro con zinc

Las sustancias con que se precipitan los metales nobles a partir de las soluciones cianuradas diluidas pueden ser: zinc o carbón activado.

Proceso Merrill-Crowe. Es un proceso de recuperación del oro que se encuentra disuelto en la solución rica, mediante en cuatro etapas:

Primera etapa de clarificación, para eliminar cualquier partícula sólida que se encuentre suspendida en la solución. Se filtra la solución percolada y rica en oro que proviene de las pilas de lixiviación.

Segunda etapa de desoxigenación, de la solución mediante el uso de bombas de vacío.

Tercera etapa de precipitación del oro, que se encuentra en solución con polvo de zinc. La solución de cianuros de oro y plata, libre de sólidos finos y de oxígeno, se bombea a tanques herméticamente cerrados en donde se le adiciona zinc en polvo y acetato de plomo para la precipitación y sedimentación del oro y la plata.

El oro disuelto en la solución como cianuro de oro, se precipita con zinc. Para ello se venden unidades como las Merril-Crowe, que entregan dos productos, un precipitado de oro y plata con impurezas de Zn, Pb, Hg, y Cu, y una solución estéril, de cianuro de zinc, que se trata y se recicla al proceso. El precipitado de oro se funde a lingotes de oro.

Reacción de precipitación:

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El oro y la plata son remplazados por el zinc, en el ion cianuro, mientras OH del agua se une con el sodio.

La adición de acetato de plomo hace más eficiente la reacción anterior

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En la práctica, se adiciona un exceso de Zn por encima de la demanda teórica, debido a que el álcali libre OH en la solución, tienden a disolver Zn.

Cuarta etapa de filtrado de la solución, para recuperar el concentrado rico en oro. Todas las partículas de oro y las del polvo de zinc en exceso se recuperan mediante el filtrado.

Quinta etapa de recirculación, de la solución estéril al proceso. La solución se filtra, se le ajusta composición en cianuro y se recircula.

Fundición del oro precipitado

El precipitado de oro, plata, cobre y zinc se funde para obtener lingotes de oro, que contienen entre 70% y 90% de oro.

Estos lingotes pasan a una etapa de refinación para obtener el oro 24 kilates.

Las escorias obtenidas contienen metales pesados y se descargan habitualmente, como colas, en las pilas de desechos.

Precipitación de oro con carbón activado

El carbón activado, se agrega directamente a los tanques durante, o después del proceso de lixiviación. O la solución de cianuro de oro lixiviada se impulsa a través de columnas de carbón activado.

En este proceso, las partículas de la mena deben ser menores a 100 mm, mientras que las partículas de carbón activado deben tener un tamaño mayor a 500 mm. Este proceso suele ser más usado en explotaciones pequeñas y con bajo contenido de plata.

Las soluciones que provienen de las pilas de lixiviación, o de los tanques de agitación, se hacen pasar por 5 o 6 columnas, que contienen carbón activado. Las columnas son periódicamente rotadas para tener un mayor aprovechamiento de la capacidad de adsorción del carbón.

Las soluciones de cianuro de oro se alimentan a las columnas en contracorriente para que mantengan las partículas de carbón en suspensión, evitando que el lecho se compacte.

La cantidad de oro que puede adsorber el carbón activado depende de la cantidad de cianuro libre y de las impurezas que haya en la solución, del pH de la solución, y del tiempo de contacto, o velocidad del flujo de alimentación.

Realizar simultáneamente lixiviación y adsorción del oro resulta más caro ya que la adsorción es poco eficiente y el carbón muy abrasivo y sucio.

El oro y la plata disueltos en la solución se adsorben sobre el carbón activado en forma de una masa sólida. Luego, carbón y oro son separados por zarandeo. El carbón activado residual en la solución de cianuro es separado de la mezcla por flotación.

La solución de cianuro usada se filtra, se le ajusta composición y se recircula. Los residuos del filtrado son enviados a las instalaciones de almacenamiento de residuos.

El oro y la plata separados del carbón activado se disuelven con una solución fundida de cianuro y soda cáustica caliente de la cual se recuperan electrolíticamente, con ánodo de acero inoxidable y cátodo de oro.

En general, el carbón activado recupera de la pulpa solución-carbón activado más del 99,5% del oro en un período de 8 y 24 horas, dependiendo de la reactividad y cantidad de carbón utilizado y del rendimiento de las mezcladoras utilizadas.

Para recircular el carbón activado usado, se le lavan los carbonatos y la sílice presentes, con solución de ácido nítrico diluido en caliente y soda cáustica. Luego se somete a reactivación en un horno a temperaturas entre los 600 Cº y los 650 Cº, durante treinta minutos en una atmósfera pobre en oxigeno. Con ello se eliminan las materias orgánicas contaminantes sin producir combustión.
Impactos ambientales en la extracción de oro

Las operaciones de recuperación de oro generan impactos ambientales, como:

Contaminación del aire con los derivados gaseosos de las sustancias químicas que se utilizan en la recuperación.

Contaminación del agua superficial y subterránea con los residuos peligrosos del proceso de recuperación.

Posibilidades de pérdida de residuos con metales pesados y otras sustancias peligrosas.

Accidentes durante el transporte de sustancias peligrosas.

Accidentes por derrames en el área de recuperación.

Alteración del paisaje y de las condiciones ambientales en la zona de operaciones.

Afectación de la biota en el entorno.

Afectación de las personas que trabajan en las instalaciones de extracción.

Fuentes

www.taringa.net/posts/info/1127985/Lixiviacion-de-Oro.html

http://www.importexporte.com/metalurgiaperu/metalurgiaextractiva.html

Autor:

Rafael Bolívar Grimaldos

Ing. Metalúrgico UIS., Magister Ingeniería de Materiales UNC., Dr. Ing. Industrial UPV.

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