Extracción tecnificada de oro con cianuro

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.

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.  

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.

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:

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

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.