hidromet de oro
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todoo sobree la hidrometaurgia del oroTRANSCRIPT
LIXIVIACION DE ORO EN PILAS
Ing. Ricardo Cruz Condori
FIMM-UNICA
Etimología: Del latín aurum.Color: Amarillo.Raya: Amarilla brillante.Brillo: Metálico.Dureza: 2.5Densidad: 19.3 g/cm3Hábito: Diseminado en láminas, escamoso o masivo.
EL ORO
EL OROEL ORO
El oro nativo tiene una densidad de 19,3 g/cm3. Sin embargo en la naturaleza tiene una densidad de 15 g/cm3.
Otras propiedades físicas: Baja dureza, gran maleabilidad, alta resistencia a la oxidación y al ataque de ácidos.
Soluble, solo en agua regia
EL OROEL OROEl oro nativo se presenta aleado con plata, principal impureza cobre, fierro. Además con teluro, selenio, bismuto, mercurio y platino, puede ser:
Oro limpioOro empañadoOro revestido
EL ORO
Arsenopirita Cuarzo Pirita Limonitas Chalcopirita Carbón
El oro se encuentra también asociado a
EL ORO
TAMAÑO DE GRANO
El proceso metalúrgico aplicable está en función del tamaño de partícula del oro.
Es conveniente diferenciar entre oro “visible” e “invisible” , el límite entre ambos tamaños pueden ser fijados en una micra.
YACIMIENTOS AURÍFEROS
Vetas y filones
Placeres Diseminados Oro como sub-producto
ORO EN VETAS
Se encuentra atrapado en la ganga. Para liberarlo debe triturarse i/o molerse
Se le conoce como oro FILONIANO
vetas y filones de cuarzo auríferovetas y filones de cuarzo aurífero
ORO DISEMINADO
El oro se encuentra libre, fino y esparcido o diseminado en grandes extensiones de terreno formando bolsones.
El cuerpo mineral está cubierto por una capa de poco espesor de material no mineralizado
DEPÓSITOS DISEMINADOS::
VETILLAS ENTRELAZADAS VETILLAS DISEMINADAS
son oro en granos muy finos, diseminados en calizas, dolomitas, llamados también STOCKWORK
PLACERES
arenas y gravas que contienen muy pequeñas cantidades de oro nativo y otros minerales pesados. (depósitos aluviales)
ORO COMO SUB-PRODUCTOORO COMO SUB-PRODUCTO
Oro asociado a sulfuros (ejemplo chalcopiritas) que fue concentrado juntamente con el metal base (cobre), tratado por métodos pirometalúrgicos y separado en los procesos de electrorefinación
MINERALOGÍA
Las características de los depósitos minerales y su asociación con otros minerales determina los métodos de minado y los requerimientos en los procesos de extracción .
UN ESTUDIO MINERALOGICO DETALLADO DEL MINERAL ACOMPAÑADO DE PRUEBAS METALURGICAS DE GARANTIA, SON HERRAMIENTAS BASICAS PARA OBTENER UNA BUENA RECUPERACION
UNA CIANURACION TENDRÁ MAS POSIBILIDADES DE ÉXITO CUANDO SE TRATE ORO LIBRE QUE CUANDO SE TRATE ORO ASOCIADO O ENCAPSULADO
MINERALOGIA DE LOS MINERALES AURÍFEROS
OCURRENCIA DEL ORO
Oro libre
Oro en ganga Silícea
Oro asociado a Sulfuros Metálicos
Oro asociado a Minerales Carbonaceos
MINERALOGÍA DEL ORO
ElectrumElectrum : Cuando el contenido de plata es 20 % : Cuando el contenido de plata es 20 % o más.o más.
Minerales oxidadosMinerales oxidados : Producto de la oxidación y : Producto de la oxidación y alteraciones hidrotérmicas.alteraciones hidrotérmicas.
Minerales sulfuradosMinerales sulfurados : Asociaciones comunes : Asociaciones comunes con piritas, arsenopiritascon piritas, arsenopiritas
Minerales carbonáceosMinerales carbonáceos: Los componentes de : Los componentes de carbón adsorben el oro disuelto durante la carbón adsorben el oro disuelto durante la lixiviación (preg robbing)lixiviación (preg robbing)
TelurosTeluros.- Química de tratamiento compleja. .- Química de tratamiento compleja. Formas comunes Sylvanita, Calaverita, Petzita.Formas comunes Sylvanita, Calaverita, Petzita.
CONDICIONES PARA EL TRATAMIENTO DE MENA DE ORO
Los estudios mineralógicos del oro con fines de tratamiento metalúrgico deben responder a: Cual es el tipo de ocurrencia? Que tamaño de partícula presenta? Cuales son los minerales acompañantes?
Las respuestas obtenidas determinan el proceso mas adecuado a las características de las menas
SELECCIÓN DEL MÉTODO DE CONCENTRACIÓN
Ocurrencia vs métodoOcurrencia vs método
a ) Oro en veta (necesita liberación)
* Flotación
* Cianuración
* Gravimetría
b ) Oro en placer (liberado por naturaleza)
* Gravimetría + otros
c) Oro diseminado (libre y limpio)
* Cianuración
PROPIEDAD VS PROCESO
Mojabilidad por el mercurio : Mojabilidad por el mercurio : AmalgamaciónAmalgamación
Alto peso especifico : Alto peso especifico : GravimetríaGravimetría
Flotabilidad natural : Flotabilidad natural : FlotaciónFlotación
Disolución en medio cianuro: Disolución en medio cianuro: CianuraciónCianuración Para una cianuración exitosa, el de Oro debe ser:
fino, libre y limpio
Es una tecnología hidrometalurgica para la extracción del oro de sus minerales usada a escala comercial en todo el mundo.
En este proceso, se disolve el oro y la plata, usando una solución alcalina débil de cianuro de sodio.
El oro contenido en el licor resultante de la lixiviación puede recuperarse por cualquiera de los siguientes procesos:
Precipitación con polvo de zinc,
Adsorción en carbón activado.
PROCESO DE CIANURACION
CIANURACION DE ORO – REACCION QUIMICA
Existen varias propuestas de reacciones químicas de la cianuración.
Ecuación de Elsner
4Au + 8NaCN + O2 + H2O = 8NaAu(CN)2 + 4NaOH
Ecuación de Janin2 Au + 4NaCN + 2H2O = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2
Ecuación de Bodlaender2Au + 4NaCN + 2H2O + O2 = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH +H2O22Au + 4NaCN + H2O2 = 2NaAu(CN)2 + 2 NaOH
CIANURACION DE ORO - CONDICIONES
La presencia de materiales cianicidas afectan la velocidad de extracción del oro.La pirrotita, marcasita, los minerales de cobre, zinc, arsénico y antimonio consumen cianuro Fe7S8 + NaCN = NaCNS + 7 FeS FeS + 2O2 = FeSO4 FeSO4 + 6NaCN = Na4Fe(CN)6 + NaSO4El cobre en su estado monovalente forma complejos solubles en soluciones de cianuro Cu+ + 2CN- = Cu(CN)-2 + CN- = Cu(CN)3-2 + CN- = Cu(CN)4-3
El ión sulfuro inhibe fuertemente la disolución de oro 2S-2 + 2CN- + O2 + 2H2O = 2CNS- + 4OH-
Los minerales portadores de arsénico (arsenopirita, rejalgar, oropimente) asociados a menas de oro reaccionan con soluciones cianuradas consumiendo tanto cianuro como oxígeno.
La pirita es el mas estable de los sulfuros de hierro.
CIANURACION DE ORO - CONDICIONES
La formación de ferrocianuros puede evitarse con adiciones de litargirio: Fe7O8 + PbO = PbS + 7 FeS + ½ O2
La presencia de minerales de arsénico y antimonio puede ser reducida con la adición de iones de plomo, los cuales precipitan los iones sulfuro y aceleran la oxidación de los iones tioarsenatos y tioantimonito.
La presencia de cianicidas también puede ser reducida con un lavado con hidróxido de sodio de las pulpas y agitación intensa previo a la cianuración
Los materiales carbonaceos, cuya acción reductora precipita prematuramente el oro disuelto con bajas extracciones. Se produce un “secuestro del oro” que se conoce como el efecto preg-robbing.La materia orgánica presente en aguas
TÉCNICAS DE CIANURACIÓN
PILASHEAP - LEACHING
VATSVAT - LEACHING
AGITACIÓN
FACTORES
TAMAÑO DE PARTICULA
CONCENTRACIÓN DE CIANURO
CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO
TEMPERATURA
LA ALCALINIDAD - PH
PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTAN LA DISOLUCIÓN DEL ORO
El oro grueso no podrá ser disuelto completamente en el tiempo disponible para llevar a cabo el proceso de cianuración.
La practica usual es captar el oro grueso por métodos gravimetricos y cianurar los relaves
Una partícula de oro de 45 micras no tarda mas de 12 horas para disolverse, y una de 150 micras no tarda mas de 48 horas.
La plata del mismo espesor que el oro tarda el doble de tiempo para disolverse
TAMAÑO DE PARTÍCULA
CONCENTRACIÓN DE CIANURO BARSKY, SWALSON Y HEDDLEY sostienen, que la concentración de cianuro para una rápida disolución es de 0.05% de NaCN.
En las plantas de cianuración, se usan soluciones con menos de 0.05% de NaCN.
Una concentración promedio aceptable es de 0.02 a 0.3% de NaCN, dependiendo del resultado de las pruebas metalúrgicas.
NaCN EN SOLUCIÓN %
Au disuelto por hora
mg/cm2
0.5000.2500.1000.0500.0250.010
2.9433.0072.9863.2512.5130.338
CONCENTRACIÓN DE CIANUROBARSKY, SWALSON Y HEDDLEY sostienen, que la concentración de cianuro para una rápida disolución es de 0.05% de NaCN.
CANTIDAD DE ORO DISUELTO EN UNA HORA
Una buena aireación da resultados exitosos de disolución de oro, el oxigeno actúa como oxidante efectivo bajo condiciones normales de cianuración.
El peróxido de Sodio, dióxido de Manganeso, Cloro y otros, son agentes oxidantes que ayudan la disolución del oro
Por su alto costo y sus complicaciones en el manejo, han dejado de ser usados.
CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO
EFECTO DEL OXIGENO SOBRE LA VELOCIDAD DE DISOLUCIÓN DEL ORO
%
OxígenoDisolución del
Oromg/cm2 / hora
0.09.020.960.199.5
0.041.032.367.6212.62
El incremento de la temperatura aumenta la actividad de la solución, por consiguiente se eleva la velocidad de disolución del oro.
A mayor temperatura disminuye la cantidad de oxígeno en la solución, porque la solubilidad de los gases decrece con el aumento de la temperatura.
En la práctica el uso de soluciones calientes para la cianuracion del oro, resulta desventajosa por su alto costo, por lo que usualmente, se lixivia a temperatura ambiente.
TEMPERATURA
ALCALINIDAD - PH
Una adecuada cianuración se produce en rangos de pH de 10 – 11, para ello se usa la cal que:
Evita pérdidas de cianuro por hidrólisis:
(NaCN + H2O = HCN + NaOH),
Previene y evita pérdida de cianuro por acción de dióxido de carbono proveniente del aire:
2NaCN + CO2 + H2O= 2 HCN + Na2CO3.
Neutraliza los ácidos resultantes de la descomposición de minerales de la mina en la cianuración.
Neutraliza los componentes ácidos como sales ferrosas, férricas, sulfato de magnesio contenidos en el agua antes de adicionar al circuito de cianuración.
Facilita el asentamiento de las partículas finas de modo que pueda separarse la solución rica clara de la mena cianurada.
ABSORCIÓN CON CARBÓN
ACTIVADO.
INTERCAMBIO IÓNICO
ELECTRODEPOSICIÓN
CEMENTACIÓN CON POLVO
DE ZINC
RECUPERACIÓN DE ORO Y PLATA DE SOLUCIONES CIANURADAS
Se basa en la sustitución del oro por el Zinc en las soluciones de cianuradas, formando un precipitado de oro llamado cemento que luego será tratado por métodos pirometalúrgicos para obtener el doré.
CEMENTACIÓN CON POLVO DE ZINCPROCESO DE MERRIL – CROWE
Zn + Au(CN)2- + H2O + 2CN- Au +Zn (CN)2-4 + OH- + ½ H2
La reacción química de esta transformación es:
Oxidación de Zinc en polvo
Reducción de oroReducción de oro
Este proceso se ejecuta en cuatro etapas:
ADICIÓN DE ZINC EN POLVO Y SALES
DE PLOMO
RECUPERACIÓN DEL PRECIPITADO
ORO
CLASIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN
PREGNANT
DESOXIGENACIÓN
MERRIL-CROWE
Soluciones pregnant con menos de 5 ppm de sólidos.
Contenido de oxigeno hasta 1 ppm.
La eficiencia de cementación del oro depende de
pH en el rango de 9 a 11.Adecuada cantidad de sales de plomo.
Concentración de cianuro libre adecuada.
ADSORCIÓN CON CARBÓN ACTIVADO:
El carbón activado tiene:Área superficial 500-1500 m2/grAlta porosidad. Buena capacidad adsorvente, son de estructura granular, El carbón activado de cáscara de coco tiene buena resistencia a la abrasión, debido a su dureza, y tienen una mayor capacidad de adsorción que otros carbones activados.
CIC
Aplicable a soluciones claras salientes de lixiviación por precolación en bateas o pilas, normalmente en varias etapas y en contracorriente.
CIP
Aplicable A pulpas salientes de cianuración por agitación, se trata sin separación sólido/líquido, en tanques separados en varias etapas y en contracorriente.
CIL
Consiste en absorber el oro en carbón durante y no después de, la lixiviación, llevándose a cabo la misma en los mismos estanques lixiviadores, pero moviendo el carbón en contracorriente con la pulpa de mineral.
TÉ
CN
ICA
S D
E A
DS
OR
CIÓ
N
carbón en pulpa
carbón en columna
carbón en lixiviación
Usar pH 10.0, para evitar la hidrólisis del cianuro, que originan pérdidas y problemas de contaminación ambiental
El exceso de pH, afecta la carga de oro en el carbón .
Las partículas finas de carbón aportan una cinética rápida, pero probablemente ellas causan una alta caída de presión en las columnas.
La capacidad de carga de oro en el carbón activado decrece a medida que la temperatura aumenta, se debe trabajar a temperatura ambiental.La relación de la altura de la capa de carbón con reposo no debe superar más de tres veces el diámetro de la columna.
La capa de carbón se expande alrededor de un 50%.
Para carbón activado de tamaño entre malla –6 a malla +16 el flujo de solución de 25 gal/min/pie2 y para (–2 +30, 15) gal/min/pie2.
INDICACIONES PARA USO DE CARBÓN ACTIVADO
DESTRUCCIÓN DE CIANUROPeróxido de Hidrógeno:
Es un agente oxidante fuerte, que oxida al cianuro para convertir en cianato, no tóxico:
H2O2 + CN = CNO + H2O
Los iones de cobre actúan como catalizador, por lo que se debe añadir si es que, no está presente en la solución.
Con el peróxido de hidrógeno, los compuestos débiles de cianuro son divididos en sus componentes y los ferrocianuros son precipitados por el cobre como un precipitado insoluble y estable.
El exceso del ion cobre precipita como un hidróxido insoluble.
Las inversiones requeridas para la utilización de este método son moderadas. pero, cuando se aplica a efluentes que tienen sólidos en suspensión, el consumo de peróxido es elevado.
ASPECTOS BÁSICOS PARA DISEÑAR UNA PLANTA DE LIXIVIACIÓN EN PILAS
Es un tipo de lixiviación por aspersión o goteo usada desde hace muchos años en la lixiviación de óxidos de cobre.
En esta zona existen pequeños yacimientos auríferos de baja ley, donde se pueden utilizar esta técnica con bastante éxito.
Este proceso tiene su ventaja en el requerimiento de una inversión moderada y costos de operación relativamente bajos comparado a la cianuración por agitación.
CHANCADO
El mineral procedente de la mina es chancado con el uso de chancadoras de quijadas o manualmente hasta conseguir un tamaño adecuado, de aproximadamente ¾”. Como también es posible procesar relaves de amalgamación, en este caso el chancado es innecesario
PREPARACION DEL MINERALEl mineral se debe chancar al 100%, al tamaño deseado que puede ser:100 % - 1"100 % - 3/4“100 % - 1/2"100 % - 3/8" Con dos etapas de trituración se puede lograr hasta 100% -1/2” Para lograr 100% -3/8” se requiere tres etapas de chancado. La cal, se debe añadir en conformidad con la prueba metalúrgica para
neutralizar la acción de los ácidos, habitualmente se dosifica en seco durante el chancado.
Los minerales con alto contenido de arcilla son difíciles de tratar debido a los problemas de porosidad y permeabilidad del lecho.
Para superar los problemas de porosidad y permeabilidad se aglomera el mineral con cal y cemento,
Para facilitar una buena percolación de la solución lixiviante se debe aglomerar con 5 kg de cal o cemento por TM de mineral y 8 a 10% de humedad
MOLIENDA
El mineral chancado es introducido en molinos de bolas, una vez cargado es cerrado y se realiza la molienda en seco durante una hora y media aproximadamente. Concluida la molienda el molino es descargado y el mineral pulverizado (polveado) es dispuesto en la zona de aglomeración.
AGLOMERACIÓN El mineral se mezcla con cemento y cal El consumo de cemento es de 12 kilogramos por TM La cal se agrega a razon de un kilogramo por TM Se mescla y se procede a humedecer la mezcla con la solución de cianuro concentrada que suele ser de alrededor del 80% de todo el cianuro a usarse en el tratamiento.El otro 20% se suele terminar de agregar durante los siguientes días de la operación. La aglomeración se hacer manualmente o usando un aglomerador cilíndrico por cuyo interior se adiciona la solución concentrada de cianuro. El material aglomerado es depositado en la poza de lixiviación, siempre teniendo cierto cuidado de no dañar los “pellets” de material a ser procesado.
CURADO En esta etapa se dejar el material en reposo para que ocurra la reacción de disolución del oro, y que se dan en un ambiente con presencia de oxigeno (aeróbico), pero también para que el cemento y la cal actúen con las arcillas y los “pellets” tomen consistencia. El tiempo de reposo es de 24 horas desde que se concluyo el llenado de la poza, En esta etapa se disolve alrededor del 90% de todo el oro que se ha de disolver durante toda la operación. Solo un 10% se disolverá en el resto del tiempo de la operación.
CONSTRUCCIÓN DE LA PILAEs la parte fundamental del proceso al cual debe darse la mayor atención, sus principales factores son:
PISOPISO DE ARCILLA COMPACTADA, impermeable, protegida con una capa de arena o grava para prevenir la destrucción, durante la operación de carguío del mineral o en la descarga con buldozer o cargador frontal. Debe tener una pendiente, 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.
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.
CONSTRUCCIÓN DE LA PILA
PISOPISO DE PLÁSTICO, Una vez compactada el área elegida, se coloca tiras de plástico de un espesor mínimo de 0.8 mm, fibra de polietileno (Hypalon) protegida con una capa de arena.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.
ALTURA DE PILAEs factor importante y depende de la permeabilidad del lecho del contenido de oxígeno requerido y de la concentración de solución lixiviante, normalmente la altura de la pila varía de 5 a 15 metros.
RECIRCULACIÓN DE LAS SOLUCIONES
La solución lixiviante se esparce sobre la pila mediante goteo con tuberías plásticas perforadas o por aspersión de baja velocidad de percolación.
El flujo de alimentación varía en rangos desde 0.1 a 1.0 l/m2/min. (0.001 a 0.01 gpm/ft 2).
La recirculación de las soluciones se puede hacer directamente con bomba al sistema de distribución de la solución pero para mayor flexibilidad en la operación es conveniente bombear a un tanque elevado, ubicado a una altura que permita lograr una presión de trabajo de 20 ó 60 PSI en rociadores.
En relación a las tuberías deben evitarse las cañerías de fierro galvanizado y lo más recomendable es usar cañerías plásticas de polietileno.
DOSIFICACION DE REACTIVOSCIANURO, Se prepara una solución de cianuro con agua neutro pH 7 con una concentración de 10% en peso, para mantener una solución lixiviante con una fuerza permanente que varié entre 0.05 - 0.10 % de NaCN.
CAL, Se agrega directamente al mineral en el circuito de chancado, para mantener un pH de 10 a 11, su consumo varia de acuerdo al tipo de mineral entre 0.5 a 5 kg/TM.La cal debe tener entre 60 y 70% CaO libre para ahorrar en el costo de transporte
ZINC, El polvo de zinc se agrega entre 0.6 a 1.5 partes por parte de oro y plata, para obtener este consumo debe utilizarse un zinc de alta calidad
CARBÓN ACTIVADO, Se usa para captar oro y plata de las soluciones ricas Se recomienda usar cuando el mineral tiene mayor cantidad de oro que la plata. El tamaño del carbón varia entre -6+16 m; -8 + 18 m; y -10 +20 m, Para aumentar la capacidad de absorción de carbón activado de debe precipitar la plata con Na2S cuando la relación plata/oro en la solución es muy alta. Los carbones mas usados son la corteza de coco debido a su dureza y mayor poder adsorbente.
SEPARACION SOLIDÓ – LIQUIDO DE SOLUCIÓN RICA
El objetivo es lograr una solución rica cristalina con contenido de sólidos en suspensión menor a 2 ppm.
Un filtrado aceptable y de bajo costo se obtiene con filtro de arena. Que
es lecho de 0.20 m de espesor requiere 0.25 m2 de área de filtro por m3 solución rica.
La solución rica varía de 0.5 a 15 gr de Au/m3 de solución.
El consumo de agua en la disolución varia entre 0.05 a 0.08 m3/ton).
Con el agua consumido para el lavado y pérdidas por evaporación, el consumo de agua total promedia es de 1.5 m3/ton, sin considerar el agua de recirculación de solución estéril proveniente de la precipitación.
Dependiendo de la altura de la pila hay una demora de 3 a 5 días antes
que aparezca la solución rica en la base.
PRECITACIÓN El sistema de precipitación a usar el "Proceso de
Precipitación Merril-Crowe". Son sistemas de precipitación completas que se vende
en mercado y existen varios de estos equipos en nuestro país.
Este equipo entrega dos productos un precipitado de oro y plata con impurezas de Zn, Pb, Hg, y Cu y una solución estéril que se recicla al proceso.
El precipitado producido se lleva a fundición con fundentes adecuados que guardan relación con la ley de oro y plata contenida.
El producto que contiene oro y plata más otras impurezas recibe el nombre de metal doré.
REQUIRIMIENTOS DE INVERSIÓN PARA UNA OPERACIONES DE
30 TM
1. Activos
NOMBRE CANTIDAD US$
Moto Bomba 1 Unid 250.00Poza de cianuración 1 Unid 600.00
Poza de solución 1 Unid 250.00
Columnas 2 Unid 150.00
Carbón Activado 100 Kg 400.00
Otros 350.00
Total 2000.00
REQUIRIMIENTOS DE INVERSIÓN PARA UNA
OPERACIONES DE 30 TM.
2. Materiales y Reactivos (Para una campaña)
NOMBRE CANTIDAD US$
Cianuro 45 Kg. 90.00
Cal 60 Kg. 20.00
Cemento 400 kg 80.00
Otros 100.00
Total 290.00
REQUIRIMIENTOS DE INVERSIÓN PARA UNA OPERACIONES DE 30 TM.
3. Servicios
NOMBRE CANTIDAD US$ US$
Desorción 100Kg 1.00 100.00
Análisis 3 Unid 20.00 60.00
Movilidad 70.00
Mano de obra 2 Pers 250.00
Otros 100.00
Total 580.00