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Departamento de Ingeniería Metalúrgica
Lixiviación de Minerales de oro
Casi todo el oro existente en la naturaleza se encuentra
como oro nativo, metales como la plata y minerales tales
como la pirita, galena, blenda de cinc, arsenopirita,
estibina, pirrotita y calcopirita se encuentran asociados al
oro, pudiéndose encontrar también selenio y magnetita.
Las gangas más frecuentes son feldespatos, cuarzo,
micas, garnet y calcitas.Aunque las gangas minerales son insolubles en soluciones
de cianuro existen algunos metales que en alguna
proporción son solubles. Las materias carbonáceas
existentes en las menas absorben los cianuros de oro.
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Durante el siglo XVIII, los alquimistas ya conocían que el
oro era soluble en soluciones acuosas de cianuro de
potasio. El cianuro ha sido el reactivo de lixiviación
preponderante para el oro, debido a su excelente
extracción, a partir de una gran variedad de menas, y bajo
costo. Si bien el cianuro es un lixiviante poderoso para oro
y plata, no es selectivo y forma compuestos complejos con
una variedad de iones metálicos y minerales.
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Mecanismo de Cianuración.
La reacción de disolución, es un proceso de corrosión en el
cual el oxigeno capta electrones de una parte de la
superficie metálica (zona catódica) mientras que el metal
entrega en la otra (zona anódica); se llevan a cabo dos
reacciones simultaneas:eAuAu
2CNAu2CNAu
2OHOHe2OH2O 2222
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Elsner (1846) fue el primero en reconocer que el oxigeno
atmosférico, era esencial para la disolución de oro en
soluciones de cianuro, atribuyéndosele la siguiente
reacción: 4NaOHCNNaAu4OH2ONaCN8Au4 222
22-
222- OH2OHCNAu2OH2OCN4Au2
Representación esquemática de la disolución de oro en una
solución de cianuro (Habashi, 1966)
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O2 disuelto
CN -
eAuAu
2CNAu2CNAu
Área anódica
Área catódica
2OHOH
e2OH2O
22
22
Flujo de electrones
Capa límite de Nerst
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Una relación cuantitativa del gradiente de concentración y
de la cantidad de materia transportada por difusión se
expresa por la primera ley de Fick
dxdc
Ddtdm (A)
“El flujo de una sustancia que atraviesa una superficie de
área A, es proporcional al gradiente de concentración en
el sentido del flujo”.
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El proceso en general es un proceso difusional, se asume
que la reacción química en la interfase del metal es más
rápida, comparada con la velocidad a la cual el ion oxigeno
y el cianuro difunden a través de la capa estacionaria,
entonces serán consumidos tan pronto como ellos alcancen
la superficie del metal.
De acuerdo a la ley de Fick se tiene:
i
CN
i
O CNCNDA
dtCNd
OODA
dtOd
2
22
212)(
*
*)(
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2/1
2
2/12
2OCNA
DDVelocidad CNO
Esto significa que a esas concentraciones de cianuro y
oxigeno, los cambios de velocidad de disolución dependen
del uno del otro, esto queda demostrado en la siguiente
figura.
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Es evidente que la condición que regula la dependencia de
la velocidad de disolución, tanto de la concentración de
cianuro como de oxigeno está dado por: 22
4 ODCNDOCN
Si la razón promedio de los coeficientes de difusión es 1,5;
la velocidad máxima de disolución ocurre cuando:
6
2
OCN
2O6CN
CN2
O6
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Desde un puno de vista técnico los resultados anteriores
pueden establecerse de la siguiente manera:
Ni la concentración de oxigeno disuelto sólo (grado de
aireación de la solución), ni la concentración del cianuro
libre sólo, son importante en las prácticas actuales.
Es por lo tanto, recomendable analizar tanto el contenido
del cianuro libre como del oxigeno disuelto en la solución
para llegar a su relación molar óptima.
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Efecto de la concentración de cianuro en el % de
disolución
La tasa de disolución del oro en soluciones de cianuro,
alcanza un máximo al pasar de soluciones concentradas a
soluciones diluidas.
En la práctica la mayoría de las plantas de cianuración de
minerales de oro emplean soluciones que contienen
menos de 0,05% de NaCN, el promedio general es
probablemente de 0,02 a 0,035%
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Efecto del Oxigeno en la disolución del oro
El uso de oxigeno o de un agente oxidante es esencial para su disolución bajo las normas comunes del proceso de cianuración.
0
2
4
6
8
10
12
14
0 20 40 60 80 100
% Oxigeno
Tas
as d
e D
isol
ució
n [m
g/cm
²/hr
]
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Efecto de la Alcalinidad
Es esencial que la solución de cianuro deba ser mantenida alcalina por las siguientes razones:
OHHCNOHCN2
1) Para prevenir la hidrólisis del ion cianuro
332HCOHCNCOHCN
2) Para prevenir la descomposición por CO2 atmosférico
El agua saturada con HCN gas y oxigeno ataca el oro generando AuCN insoluble y H2O2
222OH2AuCNOHCN2Au2
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Efecto de la temperatura:
Aumentando la temperatura se espera que aumente la velocidad de disolución, pero, existe una reducción del contenido de oxigeno disuelto. Sobre los 110 °C la descomposición del cianuro es apreciable.
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Minerales de
Especie% Disuelto en 24
[h]
Oro Calaverita AuTe2
Fácilmente soluble
Plata Argentita Ag2SFácilmente
soluble
Cerargyrita
AgClFácilmente
soluble
Proustita Ag3AsS3
Escasamente soluble
Pyrargyrita
Ag3AsS
b3
Escasamente soluble
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Minerales de
Especie% Disuelto en
24 [h]
Cobre Azurita2CuCO3Cu(OH)
2
94,5
Malaquita
CuCO3Cu(OH)2 90,2
Calcocina Cu2S 90,2
Bornita FeS 2Cu2S CuS 70,0
Enargita 3CuS As2S5 65,8
Crisocola CuSiO3 2H2O 11,8
Calcopirita
CuFeS2 5,6
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Minerales de
Especie% Disuelto en 24
[h]
HierroPyrrhotit
a FeS Fácilmente soluble
Pirita FeS2Escasamente
soluble
Hematita Fe2O3Escasamente
soluble
Magnetita
Fe3O4Prácticamente
insoluble
Siderita FeCO3Prácticamente
insoluble
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Minerales de
Especie% Disuelto en 24
[h]
ArsénicoOropimen
teAs2S3 73,0
Rejalgar As2S2 9,4
Arsenopirita FeAsS 0,9
Antimonio Estibina Sb2O3 21,1
Plomo Galena PbS Soluble en alta alcalinidad
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La precipitación de oro de las soluciones de cianuro por medio de cinc, puede ser expresada por la siguiente reacción:
OH2
H21
Au-24CNZnO
2HZnCN22CNAu
En ausencia de cianuro libre, la reacción es la que sigue:
OH2
H21
Au2
Zn(CN)O2
HZn2CNAu
La importancia del exceso de cianuro en las soluciones de lixiviación, reside en que favorece la formación de
Zn(CN)42-, que es un compuesto soluble.
El cianuro de cinc es insoluble en agua.
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