EL PROCESO DE CIANURACION

UNIDAD III

El Proceso deCianuración

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ÍndiceUnidad III : “El Proceso de Cianuración”

1. INTRODUCCIÓN............................................................................................... 12. OBJETIVOS ...................................................................................................... 13. GENERALIDADES SOBRE LA DISOLUCIÓN DEL ORO........................................... 14. REACCIONES DE DISOLUCIÓN DE ORO EN SOLUCIONES DILUÍDAS DE

CIANURO DE SODIO......................................................................................... 25. PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN LA DISOLUCIÓN DEL ORO .................... 3

5.1. TAMAÑO DE LA PARTÍCULA ................................................................... 35.2. CONCENTRACIÓN DE CIANURO.............................................................. 45.3. CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO ............................................................. 45.4. TEMPERATURA...................................................................................... 55.5. LA ALCALINIDAD DE LA SOLUCIÓN ........................................................ 55.6. EL Ph Y EH EN LA CIANURACIÓN .......................................................... 6

6. INFLUENCIA DE COMPUESTOS EXTRAÑOS DEL MINERAL EN EL PROCESO DECIANURACION ................................................................................................. 6

7. MINERALES AURÍFERO – REFRACTARIOS .......................................................... 97.1. ¿QUÉ ES UN MINERAL REFRACTARIO DE ORO? .....................................107.2. LIXIVIACIÓN BACTERIANA....................................................................11

8. RECUPERACIÓN DEL ORO MEDIANTE BIOXIDACIÓN: EL CASO PERUANO ..........138.1. APLICACIÓN DE LA LIXIVIACIÓN BACTERIANA ......................................15

9. RESUMEN DE LA UNIDAD ................................................................................18

Tecsup Virtu@l Metalurgia Extractiva del Oro

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UNIDAD III

“EL PROCESO DE CIANURACIÓN”

1. INTRODUCCIÓN

La cianuración es el método más importante que se ha desarrollado para la extracción deloro de sus minerales y se usa a escala comercial en todo el mundo. La química del procesode cianuración se basa en el hecho, de que bajo condiciones oxidantes, el oro y la platapueden disolverse y acomplejarse en soluciones de cianuros alcalinos.

El oro contenido en el licor resultante de la lixiviación, puede recuperarse mediantecualquiera de los siguientes procesos: precipitación con polvo de zinc o adsorción en carbónactivado.

La presente unidad revisará las conceptos fundamentales del proceso de cianuración eincluirá el tratamiento especial que requieren los minerales refractarios a la disolución ensoluciones alcalinas, es el caso de la bio – oxidación como tratamiento preliminar asistidapor bacterias.

El producto, luego es sometido a la acción de un ácido para disolver sus componentesmetálicos como el zinc, el hierro y otros. El remanente del proceso anterior, se funde paraobtener el bullón o doré, que luego será refinado.

2. OBJETIVOS

• Analizar los fundamentos teóricos del proceso de cianuración y las variables que influyenen la velocidad de reacción.

• Identificar las técnicas adecuadas que conlleven a una máxima disolución de losminerales auríferos refractarios.

3. GENERALIDADES SOBRE LA DISOLUCIÓN DEL ORO

Fig. 3.1 Planta de cianuración por agitación de oro.


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El oro no se oxida a temperatura ordinaria, no es soluble en ácidos: clorhídrico, nítrico ysulfúrico. Se disuelve en agua regia, la que puede ser dificultada por la presencia de la platamediante la formación del cloruro de plata que cubre la superficie del metal.

El oro también se disuelve en soluciones que contengan bromo o cloro, pero con mayorlentitud, siendo la reacción acelerada por el incremento de la temperatura. El yodo al estadonaciente disuelve al oro.

La base del proceso de cianuración, es que soluciones débiles o diluidas de cianuro de sodioo potasio, tienen una acción disolvente preferencial sobre partículas de oro metálico(igualmente sobre la plata), con respecto a otros metales que se encuentran habitualmenteen los minerales de oro.

El cianuro es el término descriptivo general aplicado usualmente al cianuro de sodio (NaCN).Debiendo mencionarse que el ion cianuro (CN-) es en realidad el que tiene la acción o fuerzadisolvente y la base alcalina del sodio, potasio o calcio, simplemente da la estabilidadquímica al compuesto.

4. REACCIONES DE DISOLUCIÓN DE ORO EN SOLUCIONES DILUÍDAS DE CIANURODE SODIO

Las reacciones de mayor significación en el proceso de cianuración son las que acontinuación se presentan:

• Ecuación de Elsner

4Au + 8NaCN + O2 + 2H2O = 4AuNa(CN)2 + 4NaOH

• Ecuación sugerida por Janin

2Au + 4NaCN + 2H2O = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2

• Ecuaciones de Bodlaender

2Au + 4NaCN + 2H2O + O2 = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2O2

2Au + 4NaCN + H2O2 = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH

La ecuación global vendría a ser la misma que la ecuación de Elsner.

Respecto a estas ecuaciones cabe hacer un comentario, en razón de que el constituyente demayor importancia es el oxígeno (excepto el de Janin, por lo que pierde credibilidad). Lasreacciones propuestas por Bodlaender resaltan cuán importante es la presencia del oxigeno,la cual en una cantidad limitada, forma el peróxido necesario por la disolución del oro y enexceso, propicia la oxidación del ion cianuro a ion cianato.


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Una partícula de oro de 45µ de espesor, no tardaríamás de 12 horas para disolverse, y una de 150µ deespesor no tardará más de 48 horas para disolverse.La plata metálica de los mismos espesores que eloro, tardará el doble de tiempo para disolverse.

5. PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN LA DISOLUCIÓN DEL ORO

5.1. TAMAÑO DE LA PARTÍCULA

Cuando en los minerales se encuentra oro libregrueso, la práctica usual es separarlo por mediode trampas hidráulicas gravimétricas, antes de lacianuración, de lo contrario, las partículas gruesasno podrán ser disueltas completamente en eltiempo disponible para llevar a cabo el proceso dedisolución.

Otra práctica para reducir el tamaño de laspartículas de oro, es la molienda y clasificación delos minerales de oro en circuito cerrado, donde las partículas de oro grueso sonreducidos de espesor y quebrantados, logrando rebosar del clasificador.

Cuando se utilizan cribas hidráulicas en los circuitos de molienda, es posible colectarpartículas de oro hasta de tamaños equivalentes a la malla 65.

La velocidad de disolución, además, está acondicionada a otros factores como: laaireación, agitación, composición química, concentración de cianuro, grado deliberación del oro y la eficiencia de la solución de cianuro en uso, entre otras.

FACTORESFACTORES

PH y Eh en cianuración

Concentración de oxígeno

La temperatura

Concentración de cianuro

Tamaño de partícula


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5.2. CONCENTRACIÓN DE CIANURO

La velocidad de disolución del oro en solución de cianuro alcanza un máximo al pasarde soluciones concentradas a diluidas. Hay variaciones muy grandes en la fuerza de lasolución que provoca la máxima velocidad de disolución del oro, probablementedebido a la variedad de las técnicas empleadas en la determinación experimental delos resultados.

Las variaciones incluyen factores como, la razón del volumen de la solución a lasuperficie del oro y las mencionadas anteriormente. Si es empleado un gran volumende solución de cianuro y la superficie expuesta por el oro es relativamente pequeña yla agitación es suficientemente intensa para favorecer la difusión de los productos dela reacción, entonces el factor restrictivo que gobierna la velocidad de disolución deloro sería la concentración de oxígeno en la solución en contacto con el oro.

5.3. CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO

El uso del oxígeno o de un agenteoxidante es indispensable para ladisolución del oro, bajo condicionesnormales de cianuración. Los agentesoxidantes, tales como: peróxido desodio, permanganato de potasio,dióxido de manganeso, el bromo y elcloro han sido utilizados con mayor omenor éxito en el pasado, pero debidoal costo de estos reactivos y lascomplicaciones inherentes en el manejode ellos, han dejado de ser usados. Deotro lado, el mejor conocimiento yentendimiento de las reaccionesinvolucradas en la cianuración y delconocimiento de los efectos de los constituyentes del mineral, han demostrado queuna adecuada aireación dan tan buenos resultados como lo hacen los oxidantesquímicos citados.

Según estudios realizados, el efecto del oxígeno en la disolución del oro (que semuestra en la tabla No. 1), está referida para una solución de cianuro de sodio al0,1% y a 25°C. Donde se observa que la velocidad de disolución del oro esdirectamente proporcional al contenido de oxígeno del gas usado, deduciéndose quela velocidad de disolución del oro en soluciones de cianuro es directamenteproporcional a la presión parcial del oxígeno.

Tabla No. 1.- Efecto del oxígeno sobre la velocidad de disolución del oro

Oxígeno(%)

Velocidad dedisolución (mg/cm2.

h)0,09,620,960,199,5

0,041,032,367,6212,62


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El uso de oxígeno puro es demasiado costoso, por lo que el aire es la fuente usualde oxígeno requerido.

5.4. TEMPERATURA

El suministro de calor a la solución de cianuro en contactocon oro metálico, produce fenómenos opuestos que afectanla velocidad de disolución. El incremento de la temperaturaaumenta la actividad de la solución, incrementándose porconsiguiente la velocidad de disolución del oro, a la par quela cantidad de oxígeno disuelto en la solución, disminuye,debido a que la solubilidad de los gases decrece al aumentarla temperatura.

Por consiguiente, deberá existir una temperatura óptima para un máximo grado dedisolución. De estudios, se conoce que esta temperatura es 85°C.

¿A qué temperaturase realiza

usualmente lacianuración?

En la práctica, el uso de soluciones calientes para la extracción del oro, resultadesventajosa por el elevado costo, por lo que usualmente en plantas de cianuraciónpor agitación se lixivia a temperatura ambiente.

5.5. LA ALCALINIDAD DE LA SOLUCIÓN

La reducción de la descomposición del cianuro se logra mediante la adición de cal enforma de lechada que es la alcalinidad protectora. Es usual mantener esta alcalinidadmediante la adición de aproximadamente 1,0 libras de cal por tonelada de mineral. Elefecto benéfico de la cal se manifiesta por el efecto logrado en la sedimentación delas partículas finas o lamas. En algunos casos, para propósitos específicos, laalcalinidad protectora se mantiene mediante el uso de otros álcalis como el hidróxidode sodio y carbonato de sodio; estos álcalis, sin embargo, generalmente no sonagentes de sedimentación efectivas.


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El hidróxido de calcio presente en la solución de cianuración cumple funcionesespecificas, como:

• Previene la pérdida de cianuro por hidrólisis: (NaCN + H2O = HCN + NaOH)haciendo que la reacción sea favorecida hacia la izquierda.

• Previene la pérdida de cianuros por efecto de la acción del dióxido de carbono delaire: 2NaCN + CO2 + H2O = 2HCN + Na2CO3

• Neutraliza los compuestos ácidos y los que generan acidez, tales como salesferrosas, férricas, sulfatos, etc.

Ayuda en la sedimentación de las partículas finas, consiguiéndose la clarificación de lasolución cargada de metales preciosos.

5.6. EL PH Y EH EN LA CIANURACIÓN

El mecanismo físico químico de la lixiviación del oro con soluciones de cianuro tiene suinterpretación por diagramas de equilibrio Eh vs. pH para sistemas oro-agua, cianuro-agua y oro-cianuro-agua.

Los cationes áuricos (Au3+) pueden estar en equilibrio con oro metálico en el sistemaoro-agua o con iones auro-cianuro Au(CN)2

- en el sistema oro-cianuro-agua, hasta pH1. Los iones de oro predominantes son áuricos y no aurosos, debido a que la reacciónAu°! Au3+ se ubica muy por debajo del límite de estabilidad de la reacción Au°!Au+. El campo de estabilidad del oro metálico a potenciales de reducciónrelativamente bajos, cubre todo el rango de pH, al igual que la estabilidad del agua.

IMPORTANTE

El oro puede formar especies de óxidos insolubles (óxido áuricohidratado: Au2O3.3H2O " 2Au(OH)3 ó peróxido de oro, AuO2 apotenciales relativamente altos. Ambos óxidos sontermodinámicamente inestables y por lo tanto fuertes oxidantes. Lafuerza oxidante de estos óxidos depende de la acidez del sistema ydeclina cuando incrementa el pH. El ácido cianhídrico (HCN) y losiones de cianuro (CN-) que forma el complejo auroso de cianuro(Au(CN)2

-, son las especies estables a muy bajos potenciales,siendo el último, predominante a pHs mayores a 9,24. Apotenciales elevados, el ion cianato (CNO-), es la única especieestable.

6. INFLUENCIA DE COMPUESTOS EXTRAÑOS DEL MINERAL EN EL PROCESO DECIANURACION

Muchos investigadores están de acuerdo que la disolución de oro por cianuro estácontrolada por difusión, pero en la lixiviación industrial con cianuro, las sustanciasconsumidoras de oxígeno pueden afectar decididamente la velocidad de extracción del oro.La pirrotita (y la pirita, en menor grado), el cobre, el zinc (y todos los metalesfundamentales), arsénico y minerales de antimonio, consumen cianuro.


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Algunas de las reacciones de cianicidas conocidas, se citan a continuación:

• Fe2+ + 6CN- ! Fe(CN)64-

• 2Cu2+ + 7CN- + 2OH- ! 2Cu(CN)32- + CNO- + H2O

• ZnO + 4NaCN + H2O ! Na2Zn(CN)4 + 2NaOH

• Ca3(AsS3)2 + 6NaCN + 3 O2 ! 6KCNS + Ca3(AsO3)2

Los iones de metales comunes (Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Ni2+ y Zn2+), con el cianuro formancomplejos estables, consumiéndolo, reduciendo su actividad y retardando la cianuración deloro. El cobre en su estado monovalente forma una serie de complejos extremadamentesolubles en soluciones de cianuro:

• Cu(CN)2- + CN ! Cu(CN)3

2- + CN ! Cu(CN)43-

La velocidad de cianuración del oro no está afectada por la presencia deesos iones cuprocianuros, en tanto se mantenga un exceso de cianuroen solución [(CN total en solución)/(Cu total en solución) > 4]. Por lotanto, si en la mena existen elevados niveles de cobre soluble encianuro, que no pueden ser eliminados antes de la cianuración, sedeberá añadir un exceso significativo de cianuro. Cuando la solución delixiviación contiene más de 0,03% de cobre, el Cu2(CN)2.2NaCN puedeser precipitado por acidificación controlada con ácido sulfúrico. Elcianuro debería ser regenerado a partir de este precipitado. En lapráctica industrial, si se permite que el contenido de cobre de la solución de lixiviación pasede 0,03%, la disolución de oro disminuye considerablemente. La recuperación de oro apartir de soluciones que contienen cobre, tiene que llevarse a cabo por el proceso carbón enpulpa (CIP), ya que la precipitación de oro con zinc es ineficiente en presencia de elevadosniveles de cobre.

Los minerales sulfurosos reaccionan con el cianuro y oxígeno para formar iones tiocianatos:

La pirita es el más estable (por lo tanto el menos problemático) de los sulfuros de hierro. Lamarcasita descompone más rápido que la pirita y puede ser un cianicida, pero es menosdetestable que la pirrotita. Este es un cianicida muy negativo, su velocidad dedescomposición es más rápido que otros minerales piritosos.

La pirrotita se descompone formando sulfatos ferrosos y férricos; por lo tanto, consume eloxígeno disuelto en la solución:

• Fe7S8 + NaCN ! NaCNS + 7FeS

Los cianicidas no solamente consumencianuro sino también oxígeno necesario en

la cianuración

S2- + CN- + ½O2 + H2O ! CNS- + 2OH-


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• FeS + 2 O2 ! FeSO4

• FeSO4 + 6NaCN ! Na4Fe(CN)6 + NaSO4

El sulfuro alcalino puede ser uno de los productos iniciales de la reacción entre la pirrotita yel cianuro alcalino de la solución. El ion sulfuro es un veneno muy poderoso para lacianuración de oro; se han reportado, inclusive, que cantidades menores a 0,05 ppm de ionsulfuro, disminuirá notablemente la disolución. El sulfuro alcalino debería ser oxidado enpresencia de oxígeno a tiosulfato, sulfato y/o tiocianato como se expresa en las siguientesreacciones:

2Na2S + 2 O2 + H2O ! Na2S2O3 + 2NaOH

Na2S2O3 + 2NaOH + 2 O2 ! 2Na2SO4 + H2O

2Na2S + 2NaCN + 2H2O + O2 ! 2NaCNS + 4NaOH

De este modo la descomposición de minerales portadores de azufre pueden dar ionestiosulfato y politiocianatos que merman el cianuro y el oxígeno disuelto de la solución:

• 2S2O32- + 2CN- + O2 ! 2CNS- + 2SO4

2-

El tiocianato se forma por la reacción del cianuro con sulfuro, oxisulfuro, iones arseno-sulfuro y azufre elemental.

Minerales portadores de arsénico, arsenopirita (FeS.FeAs), rejalgar (As2S2) y oropimente(As2S3), a menudo están asociados con menas de oro y pueden reaccionar con solucionescianuradas, consumiendo oxígeno y cianuro. AsS3

2-, AsO32-, AsO4

2-, S2O32-, SO4

2- y CNS- hansido identificados como los productos de reacción de oropimente y solución alcalina decianuro aireada. Algunos de estos iones consumirán oxígeno adicional para alcanzar unestado estable y otros, como el S2- y S2O3

2- pueden ser adsorbidos sobre la superficie del oroe inhibir la cianuración.

La presencia de la arsenopirita en la mena puede causar la pérdida de cianuro y oxígenodisuelto a través de su descomposición. En este aspecto, la estibina puede ser peor que laarsenopirita; en adición al oxígeno adsorbido por los sulfuros alcalinos formados durante sudescomposición, los iones de tioantimonita (SbS3

2-) y sulfuro (S2-) generados pueden seradsorbidos sobre la superficie del oro e impedir la reacción con el cianuro. Además, se debetener presente que la elevada presencia de cal, acelera la descomposición de la pirrotita yreduce el efecto de las sales de plomo, que se hace mención.

En algunos casos, para evitar la formación de ferrocianuros, suele añadirse litargirio en laetapa de molienda, produciéndose las siguientes reacciones:

• Fe7O8 + PbO ! PbS + 7FeS + ½ O2

• FeSO4 + PbO ! PbSO4 + FeO

• 2FeO + 3H2O + ½O2 ! 2Fe(OH)3


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El efecto negativo de los minerales de arsénico y antimonio, puede ser resuelta con iones deplomo, los cuales, además de precipitar iones sulfuro, aceleran la oxidación de los ionestioarsenato (AsS3

2-) y tioantimonito (Sb3S32-). El efecto de la estibina puede ser controlado,

al menos parcialmente, oreando la mena molida antes de cianurarla. Sobre la superficie dela estibina oreada, en contacto con agua, se forma un sulfato básico de antimonio.

La adición de una cantidad de cal pre-derminada y laagitación de las pulpas con alto contenido de mineralesde pirrotita, arsénico y/o antimonio (los llamadosminerales refractarios), es un pre-requisito a lacianuración. A esta etapa, le sigue una cianuraciónconvencional con la notoria reducción de consumo decianuro y la separación de los sulfuros solubles comosulfatos básicos, oxidar el ferroso y precipitarlo en laforma de hidróxidos férricos.

Los principales minerales de plomo, galena (PbS) yanglesita (PbSO4) se comportan igual en las solucionesde cianuro, ya que la galena se oxida fácilmente asulfatos de plomo. Concentraciones bajas de álcali o caldeberían ser usadas en presencia de minerales de plomo, para evitar la formación deplumbita, la cual puede consumir cianuro. Con exceso de álcali, ocurren las siguientesreacciones:

• 4NaOH + PbSO4 ! Na2PbO2 + Na2SO4 + 2H2O

• 3Na2PbO2 + 2NaCN + 4H2O ! Pb(CN)2.2PbO + 8NaOH

Finalmente, se ha reportado que, durante la tostación de piritas auríferas portadoras debajas concentraciones de minerales de plomo, los compuestos de plomo pueden recubrir laspartículas de oro y hacer que éstas sean casi insolubles en cianuro. La recuperación de talescalcinas puede ser mejorada por un tratamiento preliminar con ácido clorhídrico diluido paraseparar el plomo, seguido de adición de cal y cianuración.

7. MINERALES AURÍFERO – REFRACTARIOS

Conforme se van agotando las minas que contienenminerales oxidados de fácil lixiviación, se incrementa lapresión por encontrar nuevos métodos, económicamenteviable, para la explotación de yacimientos que contienenrefractarios.

Cabe señalar que las mayores innovaciones para elprocesamiento de minerales en los que el oro no puedeconcentrarse mediante flotación, se están desarrollando enEstados Unidos, donde se aplica mayormente la oxidación deminerales, antes que la cianuración.


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En el tratamiento de minerales refractarios es esencial adoptar un enfoque global, queincluya minado, metalurgia y medio ambiente. Los beneficios de flotación y tostación entérminos de recuperación adicional, al momento de cianurar, deben superar los costos(capital + operación) de la planta de flotación y de tostación. Al evaluar los beneficios deflotar antes de la tostación de concentrados, el oro que no se recupera por flotación debeser valorizado como costo.

Muy recientemente, las compañías están reconociendo que la aplicación sinergética de dosprocesos de tratamiento de minerales refractarios puede ahorrar costos en forma sustancial.Un ejemplo de esto es el uso de la bio-oxidación durante la etapa de acidificación, antes dela etapa de oxidación por autoclave de un concentrado de pirita y arsenopirita, que serealiza en San Bento, Brasil. Como el concentrado contiene carbonatos y necesita seracidificado antes de ingresar al autoclave para eliminar el CO2, y como la bacteria necesitade CO2 para poder metabolizar los sulfuros, estos dos procesos puedan complementarsemuy bien. Puede también considerarse una molienda fina antes de la etapa de bio-oxidación, debido a que esto acelera el proceso; pero, por supuesto, antes de tomar ladecisión, es necesario evaluar primero los costos y beneficios.

Es importante no asumir conclusiones antes de realizar las evaluaciones respectivas. Alrespecto, citaré el caso de una mina sudafricana en Transvaal que producía oro enarsenopirita, la misma que tenía apariencia muy similar a la de un mineral refractario de otramina en el área. En 1940 se construyó un tostador para tratar los concentrados de flotación.Casi 40 años después, la empresa Mintek fue comisionada para tratar de optimizar elproceso de recuperación de oro y encontró que el mineral ya no era refractario. Por años yposiblemente por décadas, la operación había soportado los costos extras de flotación ytostación para recuperaciones que podían ser alcanzadas por una cianuración directa delmineral.

Debemos recordar que, con frecuencia, el mineral refractario ocurre por zonas, pues casinunca el mineral es uniforme en todo el cuerpo mineralizado. En consecuencia, es muyimportante evaluar bien la mina y conocer sus características.

7.1. ¿QUÉ ES UN MINERAL REFRACTARIO DE ORO?

Los minerales de oro refractarios son lixiviados en solución alcalina de cianuro desodio, luego de la molienda a malla – 200 (74 micrones).

Hasta los minerales que rinden excelentes recuperaciones (por ejemplo 96% de orosoluble en cianuro) contienen frecuentemente elementos refractarios.

En verdad, la mayoría de minerales contienen siempre algún componente refractario.Por ejemplo: los minerales de oro de la zona Witwaterrand (Sud Africa) son los menosrefractarios en el mundo. Las recuperaciones de 96% o más son típicas, existiendo unremanente de 4% o menos que no cianura. Parte del porcentaje que no cianura sepuede deber a una importante liberación durante la molienda (la clasificación porciclones no es perfecta, y algunas partículas grandes pasan al circuito de lixiviación);pero la otra parte no cianurable se debe a la presencia de componentes refractarios.

El mineral de oro es llamado refractario cuando el oro nopuede ser lixiviado por métodos convencionales.


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Si de disolver el metal se trata, el proceso de cianuración no presentará mínimadificultad si se satisfacen los siguientes requerimientos:

Ausencia de especies mineralógicasinterferentes, que puedan originar

reacciones paralelas de alta cinéticaconsumidoras de oxígeno.

Requerimientospara una buena

disolución.

Requerimientospara una buena

disolución.

Oro en partículas finas, limpias y librespresente en matrices porosas que permitanel fácil contacto con la solución lixiviante.

Ausencia de materiales/especies orgánicas oinorgánicas que readsorban el oro disuelto.

Las condiciones propiamente operativas no presentan mayor dificultad en su controldentro de los niveles convencionales de la cianuración, esto es, soluciones con 0,5 a2,0 g/l de cianuro libre, pH comprendido entre 10,5 a 11,0, adecuada aireación de lapulpa o soluciones y la granulometría mas conveniente del mineral; factores todosconducentes a encontrar la combinación óptima de los siguientes objetivos:

Mínimo tiempode retención

Mínimo consumode reactivos

Máximasextracciones

Cualquier aspecto que atente contra estos objetivos determinará el grado derefractoriedad del mineral a su disolución en soluciones alcalinas de cianuro. “Mineralo especie refractaria” como aquel que no responde satisfactoriamente a determinadoproceso considerado convencional.

7.2. LIXIVIACIÓN BACTERIANA

La lixiviación natural de minerales sulfurados, expuestos a la atmósfera, ha estadoocurriendo por tiempos geológicos. Desde varios siglos, el hombre conoce las aguasácidas originadas desde minas de carbón, de cobre y de botaderos.

Debido a problemas de contaminación por los drenajes ácidos de minas de carbón,bastantes formas de control se adoptaron, pensando que el origen era solamente decarácter químico.

En 1947, Colmer y Hinckle, propusieron que un microorganismo especifico, llamadoThiobacillus ferrooxidans, era el responsable de la generación de ácido en las minasde carbón por los mecanismos:

• Bio-oxidación sobre la pirita.• Bio-oxidación del Fe+2 a Fe+3.• Hidrólisis de las sales férricas.


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En 1954, Bryner, estableció que lamismo bacteria, actuaba sobre laoxidación de sulfuros de cobre,produciendo H2SO4 y solubilizando elcobre. Posteriores estudios, hanestablecido que la Thiobacillusferrooxidans bajo condicionesadecuadas, puede atacar el Fe+2 aFe+3 y solubilizar otros metalespresentes a sulfatos. Notableexcepción son los sulfuros de Hg y Pb.

A mediados de la década del 50, seestableció la correlación de la acción bacterial en el yacimiento de Bingham Canyon(División Utah, Kennecott), como factor lixiviante sobre un yacimiento de cobre y en1963 en las minas de Río Tinto (España). Actualmente la lixiviación microbiológica demenas de baja ley en botaderos para la extracción de cobre, juega un rol fundamentalcomo alternativa de las operaciones mineras y de procesamiento de mineralesconvencionales.

7.2.1. BACTERIAS LIXIVIANTES

Varias especies de bacterias participan en la lixiviación de minerales, pero laThiobacillus ferrooxidans y menormente el thiobacillus tiooxidans son lasprincipales bacterias con acción en la lixiviación bacterial. Estos son:

• Aeróbicos• Quimiautotróficos• Acidofílicos• Moderadamente termofílicos

La thiobacillus ferrooxidans utiliza el CO2 como sufuente de carbono y requiere una fuente de nitrógeno yde fósforo para su crecimiento y metabolismo. Obtienesu energía para su vida y metabolismo por la oxidaciónde substancias inorgánicas (sulfuros metálicos, Sº, Fe+2,S-2, S2O3

-2, S4O6-2), generando Fe e ion sulfato como

productos finales.

Para explicarse la lixiviación de sulfuros por actividad bacterial, esta seanaliza por dos caminos diferentes:

• Lixiviación directaInvolucra que las bacterias pueden atacar la superficie de mineralessulfurados sobre los componentes que son susceptibles de oxidar,causando una transferencia de electrones desde el hierro o azufre en lared cristalina hacia el oxígeno de la fase acuosa.


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• Lixiviación indirectaNo procede por el ataque de la bacteria sobre la estructura atómica delmineral, sino, por la oxidación de Fe+2 acuoso en Fe+3, que es unpoderoso agente oxidante que actúa sobre los minerales sulfuradossolubilizándolos en soluciones ácidas. El caso indirecto, se habla delixiviación bacterialmente asistida.Ahora, en una solución ácida sin bacterias los iones Fe+2 están estables yla lixiviación con Fe+3 es lenta. La thiobacillus ferrooxidans acelera lasreacciones de oxidación por un factor superior a 106 veces.

8. RECUPERACIÓN DEL ORO MEDIANTE BIOXIDACIÓN: EL CASO PERUANO

Los minerales refractarios pueden reportar extracciones del 30 – 40% de oro cuando setrata con cianuro a una molienda típica de -200 mallas, pero algunas recuperaciones sonconsiderablemente más bajas, como el caso especifico de una minera peruana, cuyosconcentrados reportan extracciones de alrededor 10% cuando se aplica cianuración directa.La bioxidación es un tratamiento alternativo a la tostación y a la lixiviación a presión queesta siendo usada para tratar concentrados refractarios con agitación mecánica y para tratarminerales sulfurados de baja ley en pilas de lixiviación. El proceso biohidrometalúrgicoBIOX® que es un tratamiento previo a la cianuración de minerales refractarios de oropresenta las siguientes ventajas:

VENTAJASVENTAJAS

Mejoramiento dela recuperación

de oro.

Importantereducción de loscostos de capital.

Proceso amigablecon el medioambiente.

Proceso flexible yfácil de controlar,requiriendo. unaoperacn simple.

Mejoramiento dela recuperación

de oro.

El proceso BIOX® hace uso de un cultivo mixto debacterias nativas mesófilas compuesto dethiobacillus ferrooxidans, thiobacillus thiooxidans yleptospirillus ferrooxidans. Este cultivo ha sidoadaptado exitosamente para tratar muchos tipos deminerales conteniedo altos niveles de elementospotencialmente tóxicos, como por ejemplo: arsénicoal 22%, antimonio al 10% y mercurio al 0,24%.

La empresa ha realizado pruebas a nivel laboratorioy a nivel de planta piloto, en el Instituto TECSUP,de sus concentrados refractarios de oro, obteniendo resultados exitosos para la actualizaciónde la tecnología BIOX® en una planta, cuya construcción se está realizando.


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La solución de biolixiviación es tratada en una planta de neutralización, en donde seprecipitan los elementos metálicos, principalmente As y Fe. La solución final tiene un pHcercano a 7 y puede ser descargada al medio ambiente o recirculada a las operacionesmetalúrgicas, siendo una buena alternativa desde el punto de vista ambiental al maximizarel reciclaje de aguas y reducir el volumen que se descarga al medio ambiente. Mediante laneutralización se forma un precipitado muy estable que de acuerdo con la prueba TLCP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure), cumple con las normas establecidas por la EPA( Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos)

La empresa ha evaluado distintas alternativas posibles para la recuperación del oro, a partirde sus relaves de flotación, que se encuentra finalmente diseminado en la arsenopirita. Elconcentrado fue sometido a diferentes pruebas:

Alternativas de atamiento

Lixiviación convencional Presión oxidante Lixiviación bacteriana

• La lixiviaciónFue llevada a cabo a 610ºC durante 3 horas. La eliminación de As y Sb fue mayor de95%, produciéndose una pérdida de peso mayor de 40%; sin embargo, la extracción deoro después de cianurar la calcina no pasó de 60%. Además este proceso se vuelveinaceptable por las emisiones de SO2 y As2O3 al medio ambiente.

• La lixiviación a presión oxidanteSe llevo a cabo a 210ºC, 1050 kPa O2 durante 4 horas. Estas condiciones serecomiendan para promover la completa oxidación de los sulfuros y/o oxidar el azufreelemental cuya presencia es indeseable en la cianuración. La extracción de oro, luego decianurar los residuos, fue de 95% y de 60% para la plata. Es común que parte de laplata precipite como jarosita, que luego no es recuperable por cianuración.

• La lixiviación bacterianaSe llevó a cabo utilizando un cultivo mixto de bacterias procedente de la misma mina.Los residuos de este proceso fueron sometidos a cianuración y reportaron extraccionesde 92% para el oro y 60% para la plata.Después de analizar los residuos obtenidos a nivel de laboratorio, se decidió por laalternativa de lixiviación bacteriana teniendo en cuenta las ventajas técnico-económicasde la misma.


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8.1. APLICACIÓN DE LA LIXIVIACIÓN BACTERIANA

La biooxidación es un proceso eficiente y no contaminantepara tratar concentrados refractarios de oro, a diferencia dela tostación. En algunos casos la biooxidación puede reducirel costo de capital en 20%, el costo operativo en 10% y eltiempo de construcción en 25%, mientras la recuperación deloro se incrementa en 2 – 13%. La lixiviación bacteriana enpilas de minerales sulfurados con baja ley de oro (alrededorde 2g/TM) es un proceso novedoso que puede elevarconsiderablemente las reservas de oro en las minas.La lixiviación bacteriana consiste en la solubilización de lossulfuros metálicos, contenidos en un mineral, mediante

reacciones de sulfuración, catalizadas por algunas bacterias que utilizan la energíaliberada en el proceso para su metabolismo. Además de solubilizar el sulfuroenzimáticamente, la actividad de estos microorganismos genera ácido sulfúricoconsiderado como un potente lixiviante químico.

La bacteria thiobacillus ferrooxidans es la másconocida y estudiada en las bacterias usadasen los procesos de lixiviación. Obtiene energíapara su crecimiento y mantensión celular, tantola oxidación del fierro ferroso, como tambiéndel compuesto del azufre como los sulfuros decobre, hierro, níquel, zinc, entre otros. Es decir,crece óptimamente en presencia del ionferroso, de acuerdo con las siguientesreacciones:

2Fe+2 2Fe+3 + 2e-

2H+ + 1/2O2 + 2e- H2O

2Fe+2 + 1/2O2 + 2H+ 2Fe+3 + H2O

Otras bacterias importantes en el proceso son Leptospirillus ferrooxidans y thiobacillusthiooxidans. El proceso de lixiviación bacteriana puede ser representado globalmentepor la siguiente reacción:

MS + 2O2 + H+ MSO4 + H2O

Donde MS es el sulfuro metálico y MSO4 es el sulfato del metal en forma soluble. Lalixiviación de arsenopirita y pirita usando técnicas biohidrometalúrgicas puede serrepresentada con las siguientes reacciones:

2FeAsS + 6,5O2 + 3H2O bacteria 2FeSO4 + 2HAsO4 (1)

FeS2 + 3,5O2 + H2O bacteria FeSO4 + H2SO4


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El sulfato férrico, como se sabe, es un oxidante para la arsenopirita y pirita.

FeAsS + Fe2(SO4)3 + 1,5H2O + 1,25O2 H2AsO4 + 3FeSO4 + S0

FeS2 + Fe2(SO4)3 3FeSO4 + 2S0 (2)

El sulfato ferroso y el azufre elemental son oxidados por acción bacteriana a sulfatoférrico y ácido sulfúrico respectivamente:

2 FeSO4 + H2SO4 + 0,5O2 bacteria Fe2(SO)3 + H2O (3)

S0 + H2O +O2 bacteria H2SO4 (4)

La oxidación de la arsenopirita, expresada en la ecuación (1), se refiere al ataquebacteriano directo; mientras que la oxidación de la misma por sulfato férrico en laecuación (2) se conoce como ataque bacterial indirecto. El rol de la bacteria al finaldel proceso de lixiviación es una continua reoxidación de hierro ferroso a hierro férricoy el azufre elemental a ácido sulfúrico.

Los parámetros típicos de lixiviación bacteriana en tanques son:

• El pH debe mantenerse en el rango de 1,2 – 1,8.

• La aireación debe permitir como mínimo 2 ppm de oxígeno disuelto en la pulpa.

• La dilución de pulpa es 4,1.

• Tiempo de residencia de 4 a 5 días.

• La temperatura de la pulpa debe estar en el rango de 40 – 45ºC.


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9. RESUMEN DE LA UNIDAD

El oro es un metal noble con cualidades muy particulares que industrialmente se logradisolver en soluciones alcalinas y diluidas de cianuro de sodio. La reacción másrepresentativa la constituye la ecuación de Elsner que, sin embargo, requiere condicionesoxidantes para proceder.

Existen varios factores que afectan el grado de disolución del oro en medio cianurado, entrelos cuales destacan la concentración de cianuro, la granulometría del mineral, laconcentración de oxígeno, la temperatura y el pH entre otros.En la cianuración será importante mantener un grado de alcalinidad adecuado a fin de evitarla hidrólisis del cianuro; por lo que será necesario mantener un pH entre 10,5 – 11,5.

Es importante también tener en cuenta la influencia de otros compuestos ajenos al procesode cianuración que, sin embargo, deberán ser tomados en cuenta. Estos son los mineralescianicidas que consumen cianuro y, algunos, el oxígeno necesario para la reacción.

Es importante mencionar que conforme se van agotando los minerales oxidados de fácillixiviación, se ha tenido que recurrir a la explotación y tratamiento de minerales refractariosde especiales características.

FIN DE LA UNIDAD

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EL PROCESO DE CIANURACION