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Recuperación del oro por cianuración
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Recuperación del oro por cianuración

 

 

Autores: Daniel Lovera, Janet Quiñones, Vidal Aramburú,

Pedro Gagliuffi, Luis Puente, Lía Concepción, Rosario Flores

Fuente: www.scielo.org.pe/pdf/iigeo/v5n10/a06v5n10.pdf

 

 

La cianuración es una tecnología que se utiliza desde hace 100 años en la recuperación de oro primario, sobre todo en la minería grande y mediana. En la pequeña minería, su uso es bastante nuevo. Debido a que algunos materiales auríferos (oro refractario o fino) no pueden ser concentrados satisfactoriamente por ningún método gravimétríco, en los últimos años el empleo de la cianuración se ha difundido bastante en la pequeña minería aurífera de los países andinos como Perú, Chile, Ecuador, Colombia y Venezuela y también en varios países africanos [13].

Al margen de sus indudables ventajas de alta recuperación, la cianuración, empleada rústicamente, puede causar y está causando un grave impacto ambiental. El cianuro es altamente tóxico. Sin embargo, al contrario del mercurio, el cianuro es biodegradable [13].

Con el uso de la cianuración se podría suprimir completamente la amalgamación de concentrados auríferos, recurriendo a la fundición directa de los concentrados más ricos para recuperar oro grueso. Las "segundas" (productos con un contenido significativo de oro) se podrían cianurar después. Así se trabaja en muchas minas medianas y grandes. Lamentablemente, en casi todas las operaciones de la pequeña minería, se siguen amalgamando los concentrados para después cianurar las colas de la amalgamación, empleándose así dos procesos peligrosos para el medio ambiente y para la salud de los trabajadores [13].

 

DISOLUCIÓN ÁCIDA DEL ORO


McDonald et al [9] indican que la disolución oxidante del oro en una solución acuosa usando iones cúpricos y a temperatura ambiente no se tienen condiciones favorables:

 

CuCl2 + Auo ® CuCl + AuCl .......DGo = 157.3 Kj/mol   (1)

 

3CuCl2 + Auo ® 3CuCl + AuCl .... DGo = 387.8 Kj mol  (2)

 

Si se consideran altas concentraciones de iones cloruro en las soluciones acuosas ácidas, se logran formar complejos estables de los iones cuproso, cúprico y aúrico que permiten la disolución significativa del oro metálico, como se puede apreciar en las siguientes reacciones de disolución del oro:

 

3CuCl2 +4 NaCl+Auo ® 3CuCl+Na4AuCl .. DGo = 58.14 Kj/mol  (3)

 

CuCl2 +2 NaCl+Auo ® CuCl +Na2AuCl .. DGo = 22.90 Kj/mol  (4)

 

 

El oro (III) es el más predominante en la forma de complejo AuCl4- desde el punto de vista de estabilidad termodinámica...

El ion cuproso predominante se tiene en las formas de CuCl2- y CuCl32-, en tanto que el ion cúprico está presente como CuCl+ , CuCl2 ,CuCl3- y CuCl42-.

Jhaveri et al [10] encontraron que en presencia de oxígeno, los iones cuprosos reoxidan al estado cúprico, tal como se muestra en la reacción siguiente:

 

Cu+ + H+ +1/4 O2 ® Cu2+ + 1/2 H2O ... (5)

 

Mediante la reacción (5) se puede restablecer el poder oxidante de la solución para solubilizar el oro a través de la reacción de las especies cuprosas con oxígeno dando lugar a la formación de iones cúpricos y de esta manera conducir el equilibrio de las reacciones de disolución del oro en sentido contrario [1,4,9].

En presencia de oxígeno y ácido, los iones cúpricos se comportan como catalizadores para la oxidación del oro y las reacciones de disolución del oro son:

 

2Auo +1/2 O2+ 2H+ 1/4Cl- ® 2 AuCl4- +H2O .DGo298 = -14.6 Kj/mol

 (6)

 

2Auo +1.5 O2+ 6H+ +8Cl- ® 2 AuCl4- + 3H2O. DGo298 = -132.3 Kj/mol  (7)

 

 

Como se pueden apreciar las reacciones (6) y (7) tienen energías libres negativas, las cuales indican que la disolución del oro es termodinámicamente favorable.

La pirita presente también lixivia con el CuCl2 por medio de la siguiente reacción:

 

FeS2 + CuCl2 ® CuCl + FeCl(8)

 

Habashi, Kunda y otros investigadores plantean que la oxidación de los iones ferrosos a férrico por el oxígeno también es posible de acuerdo a:

 

2Fe2+ + 2H+ +1/2 O2 ® 2 Fe3+ + H2O ...   (9)

 

Los iones férrico formados por la reacción (9) pueden también oxidar los iones cuprosos tal como se muestra:

 

Cu+ + Fe3+ ® Fe2+ + Cu2+ ...   (10)

 

Los iones cúprico formados por la reacción (10) entonces seguirán disolviendo al oro con lo cual el proceso se verá favorecido ampliamente.


Efecto de iones Cianicidas [14]


Después de haber desarrollado múltiples investigaciones sobre la disolución del oro en medio cianurado, éste está controlado por la difusión del mismo. A nivel industrial los minerales, el cianuro y sustancias consumidoras de oxígeno afectan la velocidad de extracción del oro.

 

 

 

La pirrotita, cobre, zinc, arsénico y minerales antimoniados consumen cianuro. Algunas reacciones de cianicidas son:

 

 

 

Los iones metálicos comunes Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Ni2+ y Zn2+ forman con el cianuro complejos estables, consumiéndolo, de esta manera la actividad del cianuro es retardada.

En el estado monovalente el cobre Cu (I) forma una serie de complejos solubles en el medio cianurado:

 

 

 

La cinética de disolución del oro no es afectada por la presencia de estos iones, siempre y cuando se mantenga un exceso de cianuro en el medio lixiviante, siendo la relación: 

CN total en lixiviante / Cutotal en medio > 4

si en el mineral existen grandes cantidades de cobre que no pueden ser eliminadas previo a la cianuración, se debe agregar cianuro en exceso. Cuando en el medio lixiviado existe más de 0,03% de cobre, el Cu2(CN)2.2NaCN debe ser precipitado. A nivel industrial, es permitido el contenido de cobre en el medio lixiviado que no sobrepase de 0,03%, impidiéndose que la disolución del oro sea óptima. La recuperación de oro a partir de soluciones que contiene cobre, se lleva a cabo por el proceso CIP, debido a que la precipitación del oro con zinc es deficiente en presencia de altos niveles de cobre.

Debido a la presencia de minerales sulfurados, éstas reaccionan con el cianuro y el oxígeno para formar tiocianatos:

 

S2- + CN- + O2 + H2O   CNS- + 2OH-

                    2

 

 

Modelo Matemático

Prosser menciona que un período importante en el desarrollo de un mecanismo para la reacción de la lixiviación es la selección de una ecuación modelo para el rango de datos. La incertidumbre en el éxito de este periodo todos son especialmente significantes. Consideremos una reacción sólido-líquido del siguiente tipo:

 

a A sólido + b B Solución c C solución + d D Sólido

 

 

El proceso global de reacción puede involucrar las siguientes etapas individuales:

 

1. Transferencia de Masa (difusión) de reactivos y productos entre el seno de la solución y la superficie externa de la partícula sólida.

2. Difusión de reactivos y productos dentro de los poros del sólido.

3. Reacción química entre los reactivos en la solución y en sólido.

La etapa controlante de la velocidad puede cambiar dependiendo de las condiciones en que se realice la reacción de modo que la información cinética obtenida bajo un set de condiciones dado puede no ser aplicable bajo otro set de condiciones.

Rango de evidencias consistentes para cada uno de los tres mecanismos comunes en lixiviación:

 

 

Transporte de Masa en la capa Límite

 

Razón sensible para moderados niveles de agitación
Energía de Activación 25 kJ/mol
Datos 1-(1-
a)2/3 versus t, son ajustados linealmente
Pendiente de ploteo inversamente proporcional al tamaño de la partícula
Pendiente proporcional a la concentración de rectantes
Razón independiente de especímenes con igual área
Misma razón para cada partícula
Razón aproximadamente igual para el cálculo absoluto de la razón de transporte masa
Razón insensible para el estado de sólidos variables

 

 

Reacción Química de la superficie

 

La razón es insensible a la agitación
Alta o baja energía de activación
Datos 1-(1-
a  )1/3 versus t, son ajustados linealmente
La pendiente es inversamente proporcional al tamaño de la partícula
Hay cualquier relación entre la pendiente y concentración de reactantes
La razón de especimenes con igual área pueden diferir
La razón menor que la razón absoluta de transporte de masa
La razón puede ser sensible a estados sólidos variables

 

 

Transferencia de masa en productos de capa Porosa

 

La razón es insensible a la agitación
La energía de activación 25 kJ/mol
Datos 1-2
a/3-(1- )2/3 versus t, son ajustados linealmente
La pendiente es inversamente proporcional al cuadrado del tamaño de la partícula
La pendiente es proporcional a la concentración de los reactantes
La razón es independiente de especimenes de igual área
La razón para cada partícula es la misma
La razón es igual a la razón absoluta de transferencia de masa
La razón es insensible a las variables del estado sólido del mineral.

 

 

Durante el análisis microscópico de la muestra Oro-1 se pudieron identificar los siguientes minerales: Oro, calcopirita, goethita, malaquita. El Oro en partículas que se encuentra diseminado dentro de la roca. En partículas en el contacto de carbonatos y goetita. Dentro de minerales de alteración. Asociado a malaquita. Dentro de la goethita. Las partículas de oro tienen diferentes tamaños que varían de 20 a 50 micras en esta muestra.

La calcopirita como remanentes esqueléticos dentro de la ganga. La goethita como seudomorfo de pirita, conservando la forma original del mineral primitivo después de la alteración. También se le encuentra diseminado en la ganga. La malaquita en los intersticios de la roca.

La mineralogía de la muestra Oro 2 está constituida por los siguientes minerales:

Calcopirita, magnetita, oro, hematita, goethita, covelita, calcosita y marcasita.

La calcopirita como remanentes esqueléticos después de haberse alterado a goethita a partir de sus bordes y microfracturas. Sus tamaños son menores de 0.050 mm. Como remanentes dentro de la microvenilla de calcita y malaquita. La magnetita como remanentes esqueléticos están dispersos al azahar, en este caso dentro de los silicatos. Sus tamaños son menores de 0,030 mm. El oro dentro de la porosidad del cuarzo, en partículas con tamaños de 10 a 2,5 micras. En cuanto a la hematita se encuentra intersticial entre los cristales de cuarzo de tamaños menores de 0,095 mm ó 95 micras.

La goethita como playas irregulares y con hábito coloforme, como producto de alteración de los sulfuros. La covelita como remanentes dentro de lagoethita, esta covelita es producto de la alteración de la calcopirita; la calcosita como remanentes dentro de la goethita, esta calcosita es producto de la alteración de la calcopirita. Finalmente la marcasita como remanentes dentro de los remanentes esqueléticos de calcopirita, de tamaños menores de 45 micras.

El mayor porcentaje de la muestra es goethita derivada de la pirita y calcopirita, asimismo un gran porcentaje de malaquita (carbonato de cobre).

 

 

BIBLIOGRAFÍA

[1] Aramayo O., Jacinto N. "Lixiviación de oro en medio clorurante-oxidante". Primera Conferencia Nacional sobre Metalurgia del Oro y la Plata.Oruro (Bolivia) 1993.

[2] P. Wilson y W.W. Fisher. "Cupric Chloride Leaching of Chalcopyrite", J.Met 2(1981), 52-57.

[3] Bonan, J.M. Demarthe, H. Renon y F. Baratin. "Chalcopyrite Leaching by CuCl in Strong NaCl Solutions", Met.Trans.B 12b(1981), 269-274

[4] W. McDonald. T.J. Udovic, J.A.Dumesic y S. H. Langer, "Equilibria Associated with Cupric Choride Leaching of Chalcopyrite Concentrates", Hydrometallurgy 13(1984),125-135.

[5] Hirato, H. Majima and Y. Awakura, "The Leaching of Chalcopyrite Cupric Chloride, Met.Trans.B 18B(1987), 31-39.

[6] T. K. Mukherjee, R.C. Hubli and C.K. Gupta, "Cupric Chloride Oxigen Leach Process of a Nickel-Copper Sulfide Concentrate", Hydrometallurgy 15(1985), 25-32.

[7] K. Cathro, "Recovery of copper from Chalcopyrite Concentrate by Means of Sulfur Activation, Cupric Chloride Leach, and electrolysis",Australas. Inst.Min.Metall, 252(1974), 1-11.

[8] Padilla, R.; Ruiz M.C. y Lovera, D. Lixiviación de la Chalcopirita en el Sistema CuCl2-O2 a presión atmosférica. Orlando (USA) 1997.

[9] McDonald, G. W. et al . "The afte of gold in cupric cloride hydrometallurgy", Hidrometallurgy, 18 (1987), 321-335.

[10] Jhaveri, A.S. y Sharma, M.M., Chem. Eng. Sci., 22(1967), 1.

[11] Dutrizac, J.E., "The Leaching of sulfide in chloride" Hydrometallurgy, 29(1992), 1-45 

[12] Winand, R. "Chloride hydrometallurgy", Hydrometallurgy 27(1991), 285-316.

[13] Hruschka, F. "Manejo Ambiental en la Pequeña Minería". Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación, Bolivia, 1998.

[14] Palacios,Gallegos, Bernedo "Workshop Práctico del Oro", INEA, 2002.

[15] Migachev, I.F. et al "Iodine and Bromide Solvents of Gold from Mineral Raw Material". International Mining and Environment Congress, 1999, 33,43.

[15] Quiñones, J. Informe Mineralógico de muestras conteniendo oro y otras especies. UNMSM, 2002.

[16] Vidal S. Informe Metalúrgico de Muestras de Oro con Cianicidas. UNMSM, 2002.

 

 


 

 

 

Tecnologías artesanales de cianuración

 

 

Fuente: www.gama-peru.org/libromedmin

 

 

Existe una diferencia significativa entre la manera cómo se puede emplear el proceso de cianuración de una manera controlada y optimizada y el modo cómo se la emplea actualmente en la pequeña minería. Lamentablemente (para el medio ambiente), la cianuración como proceso básico no tiene nada de "alta tecnología". Al contrario, puede ser utilizada sin ninguna experiencia o habilidad; lo comprueban muchos ejemplos en la práctica. Más aún, la cianuración rústica requiere menos capacidad técnica y, en sus formas más rústicas, incluso menos capital de inversión que una buena planta gravimétrica, como vamos a ver en los próximos ejemplos. 

Materiales tratados 

Por lo general, en la pequeña minería la materia prima para la lixiviación con cianuro son las colas de los procesos gravimétricos. La explotación de mineral de vetas de este tipo es muy selectiva, la carga fresca que entra a una planta de concentración gravimétrica es relativamente rica, pero debido a la recuperación incompleta de los procesos gravimétricos, en las colas de estas operaciones todavía se presentan buenos contenidos de oro. El procesamiento por cianuración de materiales con bajos contenidos de oro sólo se justifica si los tonelajes de tratamiento son altos. 

Generalmente el material se lixivia sin un tratamiento previo. Si el oro en las colas está relacionado con sulfuros, y la ganga no sulfurosa contiene poco oro, en algunos casos se hace un enriquecimiento gravimétrico antes de cianurar. 

Con el uso de la cianuración se podría suprimir completamente la amalgamación de concentrados auríferos, recurriendo a la fundición directa de los concentrados más ricos para recuperar el oro grueso. Las "segundas" (productos con un contenido significativo de oro) se podrían cianurar después. Así se trabaja en muchas minas medianas y grandes. Lamentablemente, en casi todas las operaciones de la pequeña minería, se siguen amalgamando los concentrados para después cianurar las colas de la amalgamación, empleándose así dos procesos peligrosos para el medio ambiente (y para la salud de los trabajadores). 

A diferencia de otros países, en Bolivia, las pocas empresas pequeñas que utilizan la cianuración para el tratamiento de colas de amalgamación, que pueden comprar de las minas pequeñas, normalmente calcinan el material sulfuroso antes de cianurar. En el proceso de calcinación, generalmente los filtros empleados no son óptimos. Por esto, no sólo el azufre y el arsénico en sus formas oxidadas se van a la atmósfera, sino también el contenido de mercurio de los concentrados, que a veces es alto, es emitido al medio ambiente. 


Percolación 

La lixiviación por percolación es el proceso más usado en la pequeña minería. 

Las bases técnicas y los detalles del proceso se encuentran en la literatura respectiva. 

La lixiviación por percolación tiene las siguientes ventajas: proceso simple; bajos costos de inversión; alta seguridad de funcionamiento.


Las desventajas son: prolongado tiempo de lixiviación; menor recuperación.


La mala recuperación en la lixiviación por percolación puede mejorarse a través de las siguientes medidas: empleando material de alimentación más limpio; cubriendo los estanques con una red de malla fina para impedir la entrada de material orgánico (evitando el consumo adicional de oxígeno, sirviendo al mismo tiempo como protección de seguridad para la fauna); mejorando la circulación de la solución y, por ende, del oxígeno deslamando o separando las partículas más finas (Ej. mediante una clasificación hidráulica), que podrían ser lixiviadas separadamente por agitación; en la precipitación con zinc, mejorando el cierre de aire, o bien aplicando vacío (bomba de chorro de agua); en general, mejorando el control del proceso.


Igualmente, el alto consumo de reactivos puede ser controlado mediante un mejoramiento del sistema de control del proceso. Es casi imposible separar efectivamente los cianicidas (substancias que consumen cianuro o bien lo ligan, y de esta manera entorpecen el proceso de lixiviación) sin el empleo, por ejemplo, de flotación para el enriquecimiento preliminar de los componentes minerales con contenido aurífero. 

Agitación 

Aquí el material se lixivia en tanques de agitación con la adición de aire y/u oxígeno. El proceso de disolución se lleva a cabo de una manera más rápida y efectiva. 

El recurso técnico, los costos de inversión y de operación definitivamente son más altos que en la percolación. 

Por este motivo, la lixiviación por agitación todavía no se ha difundido en algunas regiones. En otros lugares, se la emplea especialmente para la lixiviación de concentrados altamente enriquecidos (por ejemplo residuos de amalgamación).

 

Recuperación del oro por cianuración

 

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