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Refinación
del oro y plata - Lixiviación
Refinación del oro y plata - Lixiviación
Autores:
Angel Azañero Ortiz; Pablo Nuñez Jara;
Victor Vega Guillén;
Manuel Caballero Ríos; José Vidarte Merizalde
Fuente:
www.sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones
/geologia/Vol_IVN%C2%B07/recup_oro_plata.htm
Recuperación
- Refinación - de la Plata y Oro de
Minerales por Lixiviación
La lixiviación
(Heap Leaching) en montón es un proceso
muy económico para tratar metalúrgicamente minerales con baja ley en metales preciosos,
este método de tratamiento recibe un fuerte impulso a mediados de la década del 70 del
siglo anterior, cuando el oro alcanza cotizaciones de hasta 600 US$/onza el año 1980; se
implementa el rehusó del carbón activado y se beneficia minerales con fuerte contenido de
finos mediante aglomeración.
Palabras claves: Lixiviación en montón.
I. Introducción
El principio básico de la cianuración
es aquella en que las soluciones alcalinas débiles tienen una acción directa disolvente
preferencial sobre el oro y la plata contenidos en el mineral. La reacción enunciada por
Elsher en su Journal Prakchen (1946), es la siguiente:
4 Au + 8 KCN + O2 + 2 H2O
= 4 AuK(CN)2 + 4 KOH
(1)
La química involucrada en la disolución
de oro y plata en el proceso de cianuración en pilas es la misma aplicada en los procesos
de cianuración por agitación.
El oxígeno, esencial para la disolución
del oro y plata, es introducido en la solución de cianuro mediante la inyección directa
de aire al tanque solución de cabeza, por irrigación en forma de lluvia y por bombeo de
la solución recirculante.
La velocidad de disolución de los
metales preciosos en soluciones de cianuro depende del área superficial del metal en
contacto con la fase líquida, lo que hace que el proceso de disolución sea un proceso
heterogéneo; la velocidad de disolución depende también de la velocidad de agitación
lo que indica que el proceso sufre la presión de un fenómeno físico.
Otros factores que influyen en la
velocidad de disolución son las siguientes:
a) Tamaño de la partícula.- Cuando
se presenta oro grueso libre en la mena, la práctica generalizada es recuperarlo por
medio de trampas antes de la cianuración ya que las partículas gruesas
podrían no
disolverse en el tiempo que dura el proceso.
Bajo condiciones consideradas ideales con
respecto a la aereación y agitación, Barsky encontró que la velocidad mínima de
disolución de oro es 3.25 mg/cm2/hora.
b) Oxígeno.- Es un elemento
indispensable en la disolución del oro y plata (aereación de la pulpa); siendo el aire
atmosférico la fuente de oxígeno utilizado en el proceso de cianuración.
c) Concentración de la solución de
cianuro.- La solubilidad del oro en una solución de CN aumenta al pasar de las soluciones
diluidas a las concentradas. La solubilidad es muy baja con menos de 0.005%
NaCN, crece
rápidamente cuando contiene 0.01% NaCN y después lentamente, llegando al máximo cuando
contiene 0.25% NaCN. La proporción más eficaz es de 0.05 a 0.07% NaCN. La concentración
usual de CN para el tratamiento de menas de oro es de 0.05% NaCN y para menas de plata de
0.3% para concentrados de oro-plata, la fuerza de NaCN está entre 0.3 - 0.7%. El NaCN es
el más usado en el proceso de cianuración, aunque también se emplea el
KCN.
d) Temperatura.- La velocidad de
disolución de los metales en una solución de NaCN aumenta con el incremento de la
temperatura, hasta 85°C arriba de esta temperatura; las pérdidas por descomposición del
cianuro es un serio problema.
e) Alcalinidad protectora.- Las
funciones del hidróxido de calcio en la cianuración son los siguientes:
- Evitar pérdidas de cianuro por hidrólisis.
- Prevenir pérdidas de cianuro por
acción del CO2 del aire.
- Neutralizar los componentes
ácidos.
- Facilitar el asentamiento de las
partículas finas de modo que pueda separarse la solución rica clara de la mena
cianurada.
f) Porcentaje de finos.- Este
aspecto es muy importante, porque, cuando el % de finos es alto, mayor al 20% del total
(< -10 mallas,1.7 mm) las partículas tienden a aglutinarse en consecuencia no dejan
pasar las soluciones de cianuro por lo que estos minerales requieren otro tratamiento
posiblemente curado con cal ,cemento o ambos para lograr aglomerarlos y facilitar la
percolación.
Descripción del proceso
La lixiviación en pila es una
lixiviación por percolación de mineral acopiado sobre una superficie impermeable,
preparada para colectar las soluciones; a escala industrial contempla el tratamiento de
1000, 10 000 hasta 50 000 ton/día o más de mineral. La adopción de la técnica está
condicionada a las características del mineral, habiéndose determinado en forma
práctica y a escala piloto las características favorables, por sus menores costos de
capital y de operación, es también atractiva para el desarrollo de depósitos pequeños.
Su gran flexibilidad operativa le permite abarcar tratamientos cortos (semanas) con
mineral chancado o bastante prolongados (meses hasta años) con mineral grueso, al tamaño
producido en la mina.
En líneas generales, el mineral
fracturado o chancado es colocado sobre un piso impermeable formando una pila de una
altura determinada, sobre la que se esparce solución diluida de cianuro de sodio que
percola a través del lecho disolviendo los metales preciosos finamente diseminados.
La solución de lixiviación, enriquecida
en oro y plata se colecta sobre el piso permeable que, dispuesto en forma ligeramente
inclinada, la hace fluir hacia un pozo de almacenamiento. Desde este pozo, la solución es
alimentada a una serie de estanques de clarificación, filtración, precipitación, etc.
retornando el efluente estéril a la pila de mineral:
a) Trituración: Dependiendo del
tamaño al cual sea adecuado triturar puede existir chancado en 1, 2 ó 3 etapas. En este
tipo de lixiviación son comunes los chancados sólo hasta la etapa secundaria.
b) Cianuración: Consta de un tanque
de cabeza de una capacidad instalada a una altura sobre la pila. La solución lixiviante
fluye por gravedad hacia el Pad. La solución pregnant es recepcionada mediante un canal
de concreto que al igual que al piso de las pilas tiene una pendiente de 1.5% pasando
luego a los filtros mediante una tubería plástica.
La solución después de habérsele
eliminado los finos y el oxígeno pasa un tanque de agitación herméticamente cerrado en
donde se le adiciona zinc en polvo y acetato de plomo.
C) Precipitación:
- El principio de la precipitación
de metales preciosos contenidos en soluciones de CN empleando polvo de zinc, está basado
en el hecho de que el oro y la plata son electronegativos respecto al zinc, ocurriendo un
reemplazo electroquímico del oro y la plata por el zinc, seguido por el desplazamiento
del hidrógeno del agua por el sodio según la siguiente reacción:
NaAu(CN)2 + 2NaCN + Zn + H2O= Na2Zn(CN)4 + Au
+ H + NaOH
En la práctica, ocurre un exceso en el
consumo de Zn por encima de la demanda teórica debido a que tanto el CN con el alcali
libre en la solución tienden a atacar al Zn disolviéndolo.
Las reacciones son más eficientes con la
adición de acetato de plomo:
Pb(CH3-COO)2-
+ Zn = (CH3 - COO)2- + Pb-
Precipitación en carbón activado
Se realiza generalmente cuando el mineral
contiene muy poca proporción de Ag, es decir cuando el mineral está constituido
principalmente por oro como metal precioso.
Desorción del oro del carbón activado
En este caso generalmente el carbón
cargado con oro es sometido al proceso de desorción en volúmenes alcalinos alcohólicos,
el oro pasa a solución, formando un electrolíto rico en oro el cual pasa a
electrodeposición en cátodos de lana de acero que es fundido previo lavado ácido para
recuperar el oro.
En la Fig. N° 1 tenemos un Flow
Sheet,
completo de un proceso de Heap Leaching.
Aspectos básicos para diseñar una planta de
lixiviación en montón
El proceso de lixiviación en pilas o
heap leaching es un tipo de lixiviación por aspersión o goteo usada desde hace muchos
años en la metalurgia del cobre del tipo oxidado.
En el Perú existe una serie de pequeños
yacimientos auríferos de baja ley que pueden ser susceptibles de utilizar esta técnica
con bastante éxito.
Las principales ventajas de este proceso
se deben a que requiere de una inversión moderada, unido a costos de operación
relativamente bajos frente a cianuración por agitación.
Mineral
El mineral debe ser chancado al 100% de
cualquiera de las mallas siguientes:
100 % - 1"
100 % - 3/4"
100 % - 1/2"
100 % - 3/8"
Los tres primeros tamaños se logran con
trituración secundaria, mientras que la última sólo se obtiene con chancado terciario.
Las pruebas de laboratorio revelan la
cantidad necesaria de cal que debe adicionarse al mineral para neutralizar la acción de
los ácidos, siendo habitualmente dosificado en seco durante el chancado.
Algunos minerales con contenido excesivo
de arcillas son difíciles de tratar debido a los problemas de porosidad y permeabilidad
del lecho. En tales casos se puede aplicar una aglomeración con cal y cemento formando
aglomerados que mejoran notablemente la percolación de la solución lixiviante con 5 kg
de cal o cemento por TM de mineral y 8 a 10% de humedad se puede conseguir muy buenos
resultados.
Construcción de la pila
Constituye la parte fundamental del
proceso y sobre el cual debe darse la mayor atención, siendo los factores principales:
Tipo de piso
1. Piso de arcilla compactada debe
ser impermeable y durable para lo cual se protege con una capa de arena o grava para
prevenir la destrucción del piso durante la operación de carguío del mineral o en la
descarga mediante buldozer o cargador frontal. El piso tiene una leve pendiente
aproximadamente, 1.5 % para permitir el escurrido de la solución, alrededor de éste se
deja una berma de recolección cuya profundidad no sobrepasa los 30 cm.
2. Piso de asfalto.- Con las mismas
exigencias que el anterior, su implementación depende del costo y duración, el espesor
de la capa dependerá de la altura del mineral.
3. Piso de plástico.- Una vez
compactada el área elegida se coloca tiras de plástico de un espesor mínimo de 0.8 mm
las que sueldan en el terreno, esta fibra de polietileno <Hypalon >debe protegerse
con una capa de arena.
4. Piso de hormigón.- Al igual que los
anteriores necesitan una buena base compactada dependiendo de la altura del mineral y del
tipo de hormigón su espesor no debe ser mayor a 10 cm.
Refinación
del oro y plata - Lixiviación
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