TRATAMIENTO DE MINERALES DE ORO

TRATAMIENTO DE MINERALES DE OROIntroduccinEl oro es un metal muy noble, es decir, difcilmente oxidable.En la naturaleza, el oro se encuentra sobretodo al estado nativo, diseminado en rocas cuarzferas, en vetas aurferas y en los depsitos aluvionales o placeres, provenientes de la desagregacin de estas rocas.El oro se encuentra asociado principalmente a los minerales de plata y cobre. El se encuentra a menudo tambin asociado a minerales de fierro, plomo-zinc y sulfoarseniuros ms complejos.El contenido de oro en los minerales vara enormemente; pero, normalmente se explota minerales que tienen una ley de entre 1 y 10 g/t.El tratamiento de los minerales de oro se hace, en trminos generales, mediante los procesos clsicos de flotacin, concentracin gravitacional y cianuracin, como se muestra en la siguiente figura.

Cu, Au, Ag, polimetlicosFLOTACIONAu grueso

Au, AgConcentrado mixto Cu,Au, ..CIANURACIONFUSIONREFINACION electroltica Cu

CONCENTRACION GRAVITACIONAL

PRECIPITACION O ADSORCIONBarros andicos

Concentrado

Precipitado o ctodoFUSIONBarra de metal doreEsquema simplificado de procesos clsicos de tratamiento de minerales de oro.27La produccin mundial de oro ha sido estimada en 2010 T (1990), equivalente a 24 billones de dlares, de los cuales un 72 % (1989) se recupero por cianuracin.Los principales pases productores de oro son:PasProduccin(1990)

(T/ao)(%)

Sud Africa60030

USA30015

URSS28015

Australia21010

Canad1708

Brasil904

China904

Chile603

Otros2109

Total Mundo2010100

Las reservas mundiales de oro han sido estimadas en 74.000 T (1990), de los cuales Sud Africa posee alrededor del 50 %.PasReservas(1990)(%)

Sud AfricaUSAURSSBrasilOtros50 12 12 12 14

Total Mundo100

En la actualidad, la mayor parte de los minerales de oro en el mundo son tratados mediante el proceso de cianuracin, en sus diferentes tcnicas de lixiviacin: por agitacin, en pilas, y diferentes procesos de recuperacin del oro lixiviado: precipitacin con polvo de zinc o recuperacin mediante carbn activado.Nuevas tecnologas para el tratamiento de minerales de oro, llamados refractarios, se han desarrollado o estn en estado experimental, pilotaje, o ya se encuentran en aplicacin industrial. Entre stas, se encuentran los procesos biohidrometalrgicos aplicados al oro.Descripcin del proceso de CianuracinLas operaciones para la recuperacin del oro mediante el uso de cianuros alcalinos (sodio o potasio) se viene aplicando desde casi un siglo con mucho xito. Aunque en el pasado se deca que las operaciones de cianuracin esttica no28tenan altas recuperaciones los hechos demuestran que cuando el oro es liberado recuperaciones metalrgicas aceptables son obtenidas. As aunque en operaciones de cianuracin por agitacin alcanzan recuperaciones de ms de 90%, tambin se alcanzan similares recuperaciones en plantas de cianuracin Vat Leaching con tiempos de tratamiento ms prolongados.En general, desde el punto de vista operativo, se podran clasificar las operaciones de cianuracin en dinmicas y estticas, dependiendo si el material slido es sometido a movimiento o no.En casi todos los casos la extraccin de los metales disueltos suele hacerse mediante la precipitacin por reduccin inica, esto es por reemplazo del oro por otro metal como el zinc. As desde hace mucho tiempo se le extrae por el uso de polvo de zinc (mtodo Merrill Crowe) que requiere de la condicin bsica de desoxigenacin mediante el uso de una torre de vaco. Otro mtodo para la extraccin de los metales disueltos es el uso de carbn activado por adsorcin. Esto es posible por el contacto de la solucin con el carbn en columnasTipos de lixiviacin1.- Lixiviacin por agitacinLa mena molida a tamaos menores a las 150 mallas (aproximadamente tamaos menores a los 105 micrones), es agitada con solucin cianurada por tiempos que van desde las 6 hasta las 72 horas. La concentracin de la solucin cianurada esta en el rango de 200 a 800 ppm (partes por milln equivale a gr de cianuro por metro cbico de solucin).El pH debe ser alto, entre 10 y 11, para evitar la perdida de cianuro por hidrlisis (generacin de gas cianhdrico, CNH, altamente venenoso) y para neutralizar los componentes cidos de la mena.Para evitar lo anterior se usa cal, para mantener el pH alcalino. Se adiciona lo necesario para mantener la concentracin en la solucin por encima 100 gr/m3. La velocidad de disolucin del oro nativo depende entre otros factores, del tamao de la partcula, grado de liberacin, contenido de plata.Es la prctica comn, remover el oro grueso (partculas de tamao mayores a 150 mallas o 0,105 mm), tanto como sea posible, mediante concentracin gravitacional antes de la cianuracin, de manera de evitar la segregacin y prdida del mismo en varias partes del circuito.Es de suma importancia, aparte de determinar la naturaleza de los minerales de oro, poder identificar la mineraloga de la ganga, ya que esta puede determinar la efectividad o no de la cianuracin. Esto por que algunos minerales de la ganga pueden reaccionar con el cianuro o con l oxigeno, restando de esa manera la presencia de reactivos necesaria para llevar adelante la solubilizacin del oro. Se realizan ensayos a escala laboratorio, con el objeto de determinar las condiciones optimas para el tratamiento econmico y eficiente de la mena.Las variables a determinar son las siguientes:- Consumo de cianuro por tonelada de mineral tratado.29 Consumo de cal por tonelada de mineral tratado.

Optimo grado de molienda.

Tiempo de contacto, ya sea en la lixiviacin por agitacin como en la lixiviacin por percolacin.

Concentracin ms conveniente del cianuro en la solucin.

Dilucin ms adecuada de la pulpa.

2.- Lixiviacin en pilasLa cianuracin en pilas es un mtodo que ya s esta aplicando con regularidad envarios yacimientos a nivel mundial, para procesar minerales de oro y plata de bajaley, se aplica tambin en yacimientos del tipo hidrotermal en la zona oxidada, esdecir vetas de alta pero de volumen pequeo, generalmente explotados por lapequea minera.La cianuracin en pilas es una lixiviacin por percolacin del mineral acopiadosobre una superficie preparada para colectar las solucionesEste mtodo es bastante antiguo y se lo utilizaba para lixiviar minerales de cobre yuranio. Si bien este mtodo fue concebido para explotar grandes depsitos de orode baja ley, se lo usa tambin para depsitos de pequeo volumen y de alta ley,debido a sus bajos costos de capital y operacin.Su flexibilidad operativa permite abarcar tratamientos que pueden durar semanas,meses y hasta aos dependiendo del tamao del mineral con que s estetrabajando.El mineral fracturado se coloca sobre un piso impermeable formando una pila de una cierta altura sobre la que se esparce una solucin de cianuro diluida, la que percola a travs del lecho disolviendo los metales preciosos finamente diseminados en la mena.La solucin enriquecida de oro y plata se colecta sobre el piso impermeable, dispuesto en forma ligeramente inclinada que hace que fluya hacia la pileta de almacenamiento, desde ah se alimenta el circuito de recuperacin.Este circuito de recuperacin de oro y plata, desde las soluciones cianuradas diluidas las que contienen los metales nobles en solucin, puede ser de dos tipos preferentemente, a saber: Precipitacin con Carbn activado

Cementacin de oro con Zinc.

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Reacciones de la cianuracinLa reaccin de disolucin del oro por el cianuro, conocida como la ecuacin de Elsner (1850), es:4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O O 4 Au(CN)2- + 4 OH-Es la resultante de 2 reacciones electroqumicas que se producen simultneamente.a)La reaccin de oxidacin del oro en medio cianuro, que se produce en un sitioandico, de polaridad negativa:Au + 2 CN- => Au(CN)2- + e-b)La reaccin de reduccin del oxgeno disuelto en la solucin, que se produce enun sitio catdico, cuya polaridad es positiva:O2 + 2 H2O + 4 e- => 4 OH-31SOLUCION OH-^. Au(CN)2-CN-O2Esquema de disolucin del oro en medio cianuroLas mejores condiciones termodinmicas para disolver el oro son:a) Presin parcial de oxgeno elevadab) Concentracin de cianuro elevadac) Concentracin de iones OH- baja (pH moderamente alcalino)Sin embargo, las condiciones industriales de cianuracin son:a) Presin parcial de oxgeno constante (0,21 atm)b) Concentracin de cianuro bajac) pH elevadoEstas dos ltimas condiciones son para evitar la hidrlisis del cianuro y su posterior volatilizacin, segn la reaccin:CN- + H2O => HCN + OH-Prctica de la cianuracinDebido a la gran variedad de minerales de oro, existe una multitud de formas de poner en prctica la cianuracin de minerales de oro, en combinaciones con otros procesos tales como concentracin gravimtrica, flotacin, amalgamacin, preoxidacin, etc.Hay tres tipos de minerales:Free milllingComplejosRefractarios

Muy aptos a la cianuracinNecesitan pretratamientos y/o operacin especialesImposibles o muy difciles de cianurar32Comparacin entre la cianuracin por agitacin y cianuracin en pilas(valores tpicos)CIANURACIONCIANURACION

POR AGITACIONEN PILAS

Tipos de mineralesVariosOro asequible a las soluciones sin moler

Granulometra mineral80 % < 150 a 45 |j.m1

pH9.5 a 11.59.5 a 11.5 (CaO)

concentracin NaCN 100-200 nm Mesoporos1,6 < x < 100-200 nm Microporosx < 1,6 nmLas propiedades ms importantes del carbn activado son: la capacidad de adsorcin la velocidad de adsorcin la dureza y resistencia a la abrasin la caractersticas de reactivacin el tamao.Por su gran superficie especfica y sus caractersticas qumicas, el carbn activado es capaz de adsorber al oro presente en solucin, segn mecanismos diversos, pero en los cuales predominara la adsorcin en asociacin con un catin metlico tal como el Ca2+:Mn+ + n Au(CN)2- Mn+[Au(CN)2-]n (adsorbido)FENOMENO DE ADSORCION: Se define como la adhesin de sustancias disueltas en la superficie de slidos, con los cuales se hallan en contacto. La adsorcin puede deberse a causas fsicas (fuerzas coulmbicas, hidrofobicidad, etc.). Tambin puede ocurrir adsorcin qumica, la que se manifiesta a travs de una interaccin qumica con las molculas de la superficie del slido.Tcnicas de AdsorcinLa tecnologa del uso del carbn activado comprende 3 tcnicas de aplicacin que son: el carbn en pulpa (CIP), el carbn en columna (CIC) y el carbn en lixiviacin (CIL). La tcnica de adsorcin vara dependiendo del tipo de cianuracin:CIC: Aplicable a soluciones claras salientes de lixiviacin por percolacin en bateas o pilas, normalmente en varias etapas y en contracorriente.CIP: Aplicable a pulpas salientes de cianuracin por agitacin, se trata sin separacin slido/lquido, en tanques separados en varias etapas y en contracorriente.CIL: Consiste en adsorber el oro en carbn durante y no despus de la lixiviacin, llevndose a cabo la misma en los mismos estanques lixiviadores, pero moviendo el carbn en contracorriente con la pulpa de mineral.37Consideraciones en el uso del Carbn activadoEn el empleo de carbn activado se deber tener las siguientes consideraciones:-Se recomienda un pH de 10,0, debajo de estos niveles, el cianuro se hidroliza,ocasionando prdidas y problemas de contaminacin ambiental pero si el pH esdemasiado, la carga de oro en el carbn se ve gravemente afectada.-Las partculas finas de carbn aportan una cintica ms rpida, peroprobablemente ellas causan una alta cada de presin en las columnas. La capacidad de carga de oro en el carbn activado decrece a medida que la temperatura es aumentada, por lo que se trabaja a temperaturas ambientales.

En las columnas la altura de la capa de carbn con reposo no sera ms de tres veces el dimetro de la columna.

Otras aplicaciones del carbn activado en metalurgia extractiva Adsorcin de reactivos de flotacin Modificador del potencial oxidante de una pulpa o solucin (reductor). Por ejemplo para no degradar el HS- y S2- en flotacin Catalizador, por ejemplo de la reduccin del Fe+3 con SO2. Eliminacin de contaminantes orgnicos en soluciones de SX, aguas, etc. Adsorcin de iones metlicos: complejos Au(CN)2- y Ag(CN)22-, U, metales pesados en aguas.

38b) Cementacin con polvo de Zinc (Proceso Merril-Crowe)La cementacin con zinc es uno de los procesos utilizados para la recuperacin de oro metlico a partir de las soluciones concentradas provenientes de la elucin del carbn activado.La cementacin con zinc todava se aplica directamente a la solucin diluida proveniente directamente de la etapa de lixiviacin cuando:a) Los minerales contienen mucha plata (Ag), la que saturara rpidamente el carbn activado.b) Minerales con altos contenidos de arcillas u otras especies que interfieren con la adsorcin sobre carbn activado.c) Operaciones a pequea escalaLa concentracin de metales es una alternativa muy eficiente y aplicativa en la metalurgia del oro, esta se basa en la sustitucin del zinc por el oro disuelto en las soluciones de cianuro, formando un precipitado o cemento que luego ser tratado por mtodos pirometalrgicos a fin de obtener el metal dor. La adicin de sales solubles de plomo, el uso de zinc en polvo y la desoxigenacin de la solucin rica en oro (pregnant) fueron incorporados en una tcnica industrial para la recuperacin del oro de las soluciones cianuradas, el proceso Merril Crowe, desarrollado en Estados Unidos.El proceso consisten cuatro etapas bsicas:1.- Clasificacin de la solucin de cianuro 2.- Desoxigenacin3.- Adicin de zinc en polvo y sales de plomo 4.- Recuperacin del precipitado zinc-oro

39Los requisitos fundamentales para una eficiente cementacin del oro a partir de soluciones cianuradas con la adicin de zinc en polvo son las siguientes: Estar clasificada con menos de 5 ppm de slidos.

Estar desoxigenada hasta 1 ppm de oxgeno.

Tener concentracin de cianuro libre adecuada.

Tener un pH en el rango de 9 a 11 (con una adecuada adicin de cal).

Contener una adecuada cantidad de sales de plomo.

c) Electrodepositacin de oroLa electrodepositacin o electroobtencin es el otro de los procesos utilizados para la recuperacin de oro metlico a partir de las soluciones concentradas provenientes de la elucin del carbn activado.- Semi - reaccin catdicaReduccin catdica del oroAu(CN)2- + e- o Au + 2 CN- Reduccin de otros metales: Hg , Pb, Ag, Cu, Ni, Co, .... Reduccin de agua y oxgenoO2 + 4 H+ + 4 e- o 2 H2O y 2 H2O + 2e- o H2 + 2 OH-40-Semi-reaccin andicaLa reaccin principal es :H2O o O2 + 4 H+ + 4 e-Tambin una pequea parte del cianuro puede ser oxidado a cianato, pero lareaccin es lenta :CN- + 2OH- o CNO- + H2O + 2 e--Cintica de la reaccinLa electrodepositacin de oro es controlada electroqumicamente hasta un potencial del orden de -0,85 a -1,0 V, dependiendo de las propiedades de la solucin (Butler Volmer). A potencial ms negativo, la velocidad de depositacin es controlada por la difusin de Au(CN)2- hacia el ctodo.Generalmente, la celdas operan con concentraciones bajas de oro, a un voltaje dnde la etapa limitante es la difusin de Au(CN)2-, pero no demasiado bajo para minimizar las reacciones parsitas como la produccin de H2.-Configuracin de las celdas de EWGeneralmente, los nodos son placas de acero inoxidable perforadas, mientras que los ctodos son de virutilla de fierro, para maximizar la superficie catdica, ya que la etapa controlante es la difusin de cianuro de oro.La recuperacin de oro vara entre 60 y 99 % segn el tiempo del ciclo de electrodepositacin.