marsa-oxigenacion industrial del oro en procesos de lixiviacion en pilas
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OXIGENACION INDUSTRIAL DEL ORO EN PROCESOS DE LIXIVIACION EN PILAS
J. Tremolada * , P. Valverde **, R. Valverde **,
* Planta ADR - Cia Minera San Simón S.A.
** Metalurgia-Cia Minera Aurífera Santa Rosa S.A.
[email protected] , Telefax: 6180200 Anexo 201,
Comité: Procesos Metalúrgicos (Hidrometalurgia)
1. RESUMEN
En el presente trabajo técnico se muestran las bases y resultados que favorecen la
recuperación del oro cuando se incrementa la concentración de oxigeno disuelto en la solución
lixiviante.
Los efectos del oxigeno en la disolución del oro es función básicamente de las características
mineralógicas del mineral. Los resultados mostrados indican que la velocidad de disolución del
oro en medio acuoso cianurado es directamente proporcional a la presión parcial del oxigeno.
La operación industrial de la oxigenación en las pilas de lixiviación empleando un sistema
hidráulico tipo venturi que genera una presión negativa, es un sistema que capta oxigeno del
aire para posteriormente ser adicionado a la solución lixiviante, la transferencia del oxigeno a la
superficie laminar de la solución lixiviante que se origina en este sistema permite una gran
ventaja económica en relación al empleo de agentes químicos oxidantes. Los resultados
obtenidos industrialmente en los pads de lixiviación muestran las siguientes ventajas:
incremento en la cinética de disolución del oro, disminución del ciclo de lixiviación, incremento
de la recuperación del oro soluble en las pilas, hace sostenible la ley de percolación del oro en
las celdas industriales como consecuencia del transporte constante del oxigeno disuelto en la
interfase sólido – liquido.
2. OBJETIVOS
Debido a la necesidad de mejorar continuamente los procesos y operaciones de planta,
se presenta la necesidad de evaluar nuevas posibilidades de mejora en el tratamiento de
minerales de oro. El incremento de la concentración de oxigeno en la solución lixiviante, nos
ofrece esta posibilidad, siendo el oxigeno el agente que incrementa la disolución del oro, y
el cianuro el medio de transporte. De esta forma se lograría una mejora en el proceso de la
extracción del oro.
Aumentar la cantidad de oxigeno disuelto en la solución cianurada de riego mediante el
uso de venturis como dispositivos que permitan aspirar aire del medio ambiente logrando
conseguir soluciones cianuradas con concentraciones de oxigeno mas altas.
Evaluar la cantidad de oxigeno disuelto en la solución cianurada de ingreso, recuperación
de Au y Ag y consumo de reactivos.
3. RECOLECCION DE DATOS
EL OXIGENO EN LOS PROCESOS DE LIXIVIACION EN PILAS
El proceso convencional de la cianuración utiliza oxigeno que se encuentra en el aire como
oxidante y al ion CN- como agente acomplejante. Este proceso se basa en que el oro y la plata
se disuelven fácilmente en una solución acuosa diluida de cianuro de sodio con relativa
facilidad si se mantienen condiciones oxidantes favorables. La cinética de extracción de oro
depende de la concentración de oxígeno disuelto en la solución lixiviante. La disolución del oro
en solución acuosa involucra la oxidación del oro hacia una especie iónica unida con un
acomplejante para estabilizar el ion oro en solución. En la disolución del oro usando cianuro
como el agente lixiviante, esta lixiviación puede ser escrito a través de las siguientes
reacciones :
(Oxidación del Oro) Au = Au+ + e-
(Acomplejante del Oro) Au+ + 2 CN- = Au(CN)2-
( Reacción Neta) Au + 2 CN- = Au(CN)2- + e-
El mas común agente oxidante en soluciones alcalinas de cianuro es el oxigeno disuelto. La
lixiviación global del oro depende la reacción global :
4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O = 4 Au(CN)2- + 4 OH-
Por tanto , es imperativo que un agente oxidante y acomplejante estén presentes en solución
para extraer el oro.
En la cianuración de minerales que contienen sulfuros y otros agentes reductores es necesaria
la administración de mayor cantidad de oxigeno. El oxigeno tiene relación directa con la
concentración de cianuro.
La importancia del oxigeno en la disolución del oro no ha sido debidamente remarcado, aunque
agentes oxidantes como peróxido de sodio, potasio,permanganato,bromuro y cloruro han sido
empleados, adecuada aireación debería proporcionar resultados tan buenos resultados a bajo
costo como los citados agentes químicos.La cantidad de oxigeno disuelto en soluciones
diluidas de cianuro depende de cuatro parámetros :
La altitud (presión barométrica )
La temperatura de la solución
El tipo e intensidad de agitación
La fuerza o intensidad iónica de la solución.
A baja concentración de cianuro, la presión del oxigeno no tiene efecto sobre la velocidad de
disolución del oro. Sin embargo a altas concentraciones de cianuro donde la velocidad de
disolución es independiente de la concentración de cianuro, la velocidad de reacción es
dependiente de la presión de oxigeno.
En conclusión, el oxigeno afecta positivamente en la velocidad de disolución apenas se
incrementa la cantidad de cianuro disponible; sin embargo, para condiciones atmosféricas, es
decir, con Po2 de 0.21 atmósferas las soluciones diluidas de cianuro tienen el mismo efecto
practico que una solución mas concentrada.
Existen 2 métodos para incrementar [O2] disuelto:
1. Inyección de aire en el proceso de lixiviación bajo presión.
2. Inyección de O2 puro, aire enriquecido con O2, H2O2 u otra fuente de O2
Ambos métodos son costosos y su uso se justifica solo para minerales de alta ley
(concentrados) que a menudo contienen alta cantidad de minerales consumidores de cianuro y
oxigeno. Es común en el proceso convencional de cianuración, mantener una agitación que
permita la aireación continua de la pulpa de lixiviación. En los diseños de tanques agitados, se
han introducido accesorios que aumentan la aireación en el proceso.
4. APLICACION
TEORIA DEL SISTEMA VENTURI PARA OXIGENACION EN PILAS DE LIXIVIACION
Sistema de Aireación por Eyectores de Mezcla
El venturi es un tipo de boquilla especial, seguida de un cono que se ensancha
gradualmente, accesorio que evita en gran parte la pérdida de energía cinética debido al
rozamiento. Es por principio un medidor de área constante y de caída de presión variable. El
sistema Venturi es un dispositivo que origina una caída de presión al atravesar por él un fluido.
En resumen el venturi, es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La
presión varía en la proximidad de la sección estrecha . En la figura 2 se representa
esquemáticamente un medidor tipo venturi.
Figura 1: Sistema de aireación por eyector de mezcla - Perfil de Presión
En el interior de esos sistemas ( ver Figura 1 ), el líquido es acelerado en un venturi,
cambiando presión estática por velocidad de escurrimiento. Fenómeno que se produce en una
canalización horizontal y de sección variable por la que circula un fluido incompresible, sin
viscosidad y si la circulación se lleva a cabo en régimen permanente. De acuerdo con el
teorema de Bernoulli, la velocidad en la parte estrecha de la canalización tiene que ser mayor
que en la ancha, y por estar ambas a la misma altura, la presión en la parte ancha es mayor
que en la estrecha. Por tanto, cuando un fluido incrementa su velocidad sin variar de nivel, y su
presión disminuye.
Con eso, se genera vacío a la salida de la boquilla del eyector, succionando aire atmosférico
que fluye paralelamente con el líquido en dirección a la cámara de mezcla del equipo. En esa
cámara ocurre la desaceleración de medio y la consecuente permuta de velocidad de
escurrimiento por energía de cisión y presión estática. En determinado punto de esa cámara
(zona de choque), ocurre un "choque" del aire con el líquido, promoviendo un íntimo contacto
entre las fases. En la zona de choque, la presión estática se eleva inmediatamente, al mismo
tiempo en el que el atrito y la cisión causados provocan la dispersión del aire en el líquido en la
forma de micro-burbujas.
La mezcla líquido-aire pasa entonces por un área del equipo donde es concluida la permuta
velocidad-presión estática. Con el aumento de la presión estática se tiene la disolución de una
parte del aire disperso en el medio, originando un medio prácticamente saturado con aire
disuelto, conteniendo también una grande cantidad de micro-burbujas de aire, finamente
divididas y dispersas. De esa forma, en la aireación con eyectores de mezcla, las burbujas son
producidas tanto por proceso de aire disuelto cuanto por proceso de aire disperso, sin
limitaciones prácticas de la cantidad de aire que puede ser agregada, y sin la necesidad de
compresores de aire, garantizando óptima eficiencia con bajo costo de inversión y reducido
consumo energético .
Por tanto se puede afirmar que un Tubo de Venturi típico consta, como ya se dijo
anteriormente, de una admisión cilíndrica, un cono convergente, una garganta y un cono
divergente. La entrada convergente tiene un ángulo incluido de alrededor de 21º, y el cono
divergente de 7 a 8º. La finalidad del cono divergente es reducir la pérdida global de presión. La
principal ventaja del Vénturi reside en que sólo pierde un 10 - 20% de la diferencia de presión
entre la entrada y la garganta. Esto se consigue por el cono divergente que desacelera la
corriente. Es importante conocer la relación que existe entre los distintos diámetros que tiene el
tubo, ya que dependiendo de los mismos es que se va obtener la presión deseada a la entrada
y a la salida del mismo para que pueda cumplir la función para la cual esta construido.
Figura 2: Diseño de un sistema de aireación por Venturi
Figura 3: Sistema de aireación por Ventura Figura 4: Sistema de oxigenación con Venturi
Figura 5: Sistema doble captación de oxigeno Figura 6: Doble sistema aspiración de oxigeno
5. DESARROLLO
Para el desarrollo de la prueba, se tuvo que ubicar un lugar aparente, este se determino
en el sector de módulos de experimentación, esta área de pilotaje ya estaba recubierta con
geomembrana lo siguiente fue proceder a acondicionarla para dos celdas de prueba
completamente independientes, evitando así la posibilidad de mezcla de mineral (en el
apilamiento), y de soluciones (durante el desarrollo de la prueba). Para el mejor desarrollo
de la prueba, y que esta sea lo más cercano al apilamiento de una celda industrial
tradicional, se le dio a la pila una altura de 8 metros en su parte mas profunda.
Se determino que la muestra para las pruebas, provendría del mineral fresco que se este
apilando en la zona de descarga del pad , con un apilamiento en paralelo para ambas pilas,
se garantizaría la misma calidad de mineral; y un muestreo para análisis de cabeza por
cada volquete que se descargaba en las pilas.
PARAMETROS DE LA PRUEBA
Numero de pilas : 2 (pila oxigenada, pila estándar)
Granulometría : ROM
Densidad de riego : 8 l / h*m2
Concentración de cianuro libre : 100 ppm
Control de solución percolada (composito) : cada 12 horas
Muestreo de solución percolada (puntual) : cada 12 horas
Control de oxigeno en solución de riego : cada 12 horas
Figura 7: Vista en planta de las celdas de lixiviación
RESULTADOS
Recuperación de oro y plata
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
% E
xtr
acc
ion
Oxigenada oro Oxigenada plata Estandar oro Estandar plata
Concentración de oxigeno en solución de riego
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
Co
nc
en
tra
ció
n (
pp
Oxigenada Estandar
Figura 8:Curva de extracción de Au y Ag Figura 9: Concentración oxigeno en solución Lix
La figura 8 muestra las curvas de cinética de extracción de oro y plata, en esta se observa
además el incremento de extracción de oro y plata en la pila oxigenada, comparada con la
estándar.
En la figura 9 se observa que, normalmente en una pila la concentración de oxigeno es de
5.0 ppm, en la prueba la diferencia de concentración de oxigeno entre pila oxigenada y
estándar es de 2
ppm en promedio, esto con la inyección de aire por medio de un venturi.
En las noches la concentración de oxigeno se incrementa hasta en 4 ppm, comparado
con el día, esto por el descenso de temperatura en donde estas pueden llegar a 0 grados
centígrados, pudiendo ser menos, por lo tanto se ve favorecida la incorporación de aire al
seno del liquido. En estas condiciones la temperatura de líquido se encuentra entre 3 a 5
grados centígrados, mientras que en el día se encuentra entre 8 a 10 grados centígrados.
Concentración de oro
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
Con
cent
raci
ón (
ppm
)
Oxigenada Estandar Riego
Concentración de plata
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
Co
ncen
trac
ión
(p
pm
Oxigenada Estandar Riego
Figura 10: Concentración de oro en solución rica Figura 11: Concentración de plata en solución rica
En la figura 10 se observa en los primeros días la diferencia de concentración de oro a favor
de la pila oxigenada es de 3 ppm hasta los primeros 5 días, en los siguientes días la diferencia
es 0.4 ppm entre los 5 y 15 días, en los próximos días la diferencia se va cerrando hasta 0.1
ppm. Esto significa una mejora en la calidad de solución rica percolada. En la segunda parte
de la curva las leyes entre ambas pilas se reduce a 0.1 ppm y esta diferencia se va cerrando.
En la figura 11 en, el caso de la plata se observa en los primeros 10 días la diferencia es muy
grande, esta se traduce entre los 10 y 20 días en donde llega hasta 0.6 ppm, en los próximos
días la diferencia se va cerrando hasta 0.1 ppm para finalmente en la ultima parte se observa
que las leyes de solución percolada son similares
Cianuro libre
0
50
100
150
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
Co
nce
ntr
ació
n (
pp
m)
Oxigenada Estandar Riego Oxigenada Riego Estandar
Figura 12: Cianuro libre en solución rica
La diferencia de concentración cianuro libre en la solución de riego entre la pila estándar y
la pila oxigenada varia de 5 a 8 ppm, esta última tiene un menor cantidad de cianuro libre
disponible esto por la inyección de aire que destruye una pequeña cantidad de cianuro libre.
Las pilas se regaron con solución de la línea de producción (100 ppm CN-
aproximadamente), durante 45 días.
Cuadro resumen.
Au Ag Au Agg/t g/t g/t g/t
Oxigenada 47 0.31 7.70 0.04 6.44Estandar 47 0.39 4.70 0.08 3.93
Residuo analizado
Cabeza analizada
DíasPila
Au Ag Au Ag Au Ag Au Agg/t g/t % % % % % % kg/TM
Oxigenada 0.33 7.64 93.43 15.61 86.13 16.36 87.07 15.73 0.064Estandar 0.40 4.31 82.08 7.99 79.49 16.38 80.01 8.72 0.035Delta 11.35 7.62 6.64 -0.02 7.07 7.01 0.029
Cabeza calculada
Ratio de
NaCN
Extraccion por soluciones
Extraccion por cabeza
Calculada
Extraccion por solidos
Pila
Tabla 1: Análisis químicos de cabeza y residuo Tabla 2: Extracción de oro y plata
6. CONCLUSIONES.
Se ha observado un importante incremento en la disolución y recuperación de valores
metálicos con aumento en la extracción de 7.07% en oro y de 7.01% en plata.
La utilización de la tecnología del venturi implica mejorar el ciclo de lixiviación en los pads,
reducir el consumo de cianuro,e incrementar la capacidad de producción.
El mayor incremento en la concentración de oro y plata en la pila oxigenada se obtuvo en los
10 días iniciales.
La mejora en la calidad de solución rica percolada fue de hasta 3.0 ppm de oro y de 10 ppm
en plata, esto en los días iniciales.
La perdida de cianuro libre varia de entre 5 a 8 ppm, esto por la oxigenación, que destruye
una pequeña cantidad de este reactivo (2.80% de perdida).
El ratio de cianuro de la pila estándar es menor en 0.029 kg/TM.
Las pilas tuvieron 43 días de riego efectivo, reduciendo el ciclo de riego en 30 días.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a La Cia Minera San Simon S.A., y a Cia Minera Aurifera Santa Rosa
por el soporte y permiso para la publicación del presente articulo técnico. Un especial
agradecimiento para el Directorio en pleno de Cia Minera San Simon.
ANEXOS.
Pila oxigenada
CONTENIDO CONTENIDOAu Ag FINO Au FINO Ag Au Ag
+3'' 9.2 2.9 0.028 2.553 0.08 7.34 0.30 0.98+2'' 17.485 5.5 0.132 3.511 0.72 19.19 2.66 2.57+1'' 57.04 17.8 0.08 2.525 1.43 45.03 5.26 6.03
+3/4'' 24.47 7.7 0.1 2.778 0.77 21.25 2.82 2.85+1/2'' 39.55 12.4 0.1 3.03 1.24 37.47 4.56 5.02+1/4'' 52.85 16.5 0.156 3.511 2.58 58.02 9.50 7.77-1/4'' 119.235 37.3 0.545 14.974 20.32 558.24 74.90 74.78TOTAL 319.83 100.0 0.27 7.47 27.13 746.55 100.00 100.00
CONTENIDO CONTENIDOAu Ag FINO Au FINO Ag Au Ag
+3'' 83.0 3.99 0.03 2.59 0.12 10.4 2.8 1.5+2'' 99.8 4.80 0.02 2.67 0.11 12.8 2.7 1.8+1'' 290.2 13.96 0.01 2.56 0.18 35.7 4.5 5.0
+3/4'' 170.0 8.18 0.01 2.91 0.11 23.8 2.6 3.3+1/2'' 292.3 14.06 0.02 2.44 0.23 34.3 5.5 4.8+1/4'' 365.7 17.59 0.02 3.14 0.33 55.2 8.2 7.8-1/4'' 777.5 37.41 0.08 14.42 2.99 539.4 73.6 75.8TOTAL 2078.5 100.00 0.04 7.12 4.07 711.64 100.00 100.00
CABEZA RIPIOS
Au Ag Au Ag Au Ag+3'' 0.028 2.55 0.03 2.59 -3.6 -1.6+2'' 0.132 3.51 0.02 2.67 82.6 23.8+1'' 0.080 2.53 0.01 2.56 83.8 -1.3
+3/4'' 0.100 2.78 0.01 2.91 87.0 -4.6+1/2'' 0.100 3.03 0.02 2.44 84.0 19.4+1/4'' 0.156 3.51 0.02 3.14 87.8 10.6-1/4'' 0.545 14.97 0.08 14.42 85.3 3.7TOTAL 0.27 7.47 0.04 7.12 85.01 4.68
MALLA #
% EXTRACCIONENSAYE gr/Tm ENSAYE gr/Tm POR MALLAS
RIPIOSMALLA
#PESO
KgPESO
%ENSAYE (gr/Tm) % DISTRIBUCION
MALLA VALORADA PAD PILOTO 2PROYECTO OXIGENACION DE SOLUCION CIANURADA
CABEZAMALLA
#PESO
kgPESO
%ENSAYE (gr/Tm) % DISTRIBUCION
Pila estándar
CONTENIDO CONTENIDOAu Ag FINO Au FINO Ag Au Ag
+3'' 12.6 3.2 0.035 2.045 0.11 6.51 0.36 1.59+2'' 26.4 6.7 0.035 2.045 0.23 13.65 0.76 3.34+1'' 58.2 14.7 0.054 1.818 0.79 26.75 2.58 6.54
+3/4'' 27.6 7.0 0.054 2.045 0.38 14.27 1.22 3.49+1/2'' 47.6 12.0 0.096 2.021 1.16 24.32 3.75 5.95+1/4'' 61.4 15.5 0.092 2.34 1.43 36.32 4.64 8.88-1/4'' 161.8 40.9 0.652 7.0226 26.67 287.22 86.68 70.22TOTAL 395.60 100.0 0.31 4.09 30.77 409.03 100.00 100.00
CONTENIDO CONTENIDOAu Ag FINO Au FINO Ag Au Ag
+3'' 9.4 0.53 0.01 2.36 0.01 1.2 0.1 0.3+2'' 38.6 2.16 0.01 3.37 0.02 7.3 0.4 1.9+1'' 194.0 10.87 0.01 2.52 0.11 27.4 1.9 7.2
+3/4'' 114.0 6.39 0.01 2.52 0.09 16.1 1.6 4.2+1/2'' 231.4 12.97 0.01 2.02 0.18 26.2 3.2 6.9+1/4'' 332.8 18.65 0.02 2.25 0.39 41.9 6.9 11.0-1/4'' 864.6 48.44 0.10 5.39 4.84 261.2 85.9 68.5TOTAL 1784.8 100.00 0.06 3.81 5.64 381.44 100.00 100.00
CABEZA RIPIOS
Au Ag Au Ag Au Ag+3'' 0.035 2.05 0.01 2.36 71.4 -15.4+2'' 0.035 2.05 0.01 3.37 71.4 -64.8+1'' 0.054 1.82 0.01 2.52 81.5 -38.8
+3/4'' 0.054 2.05 0.01 2.52 74.1 -23.4+1/2'' 0.096 2.02 0.01 2.02 85.4 0.0+1/4'' 0.092 2.34 0.02 2.25 77.2 4.0
4M 0.652 7.02 0.10 5.39 84.7 23.2TOTAL 0.31 4.09 0.06 3.81 81.66 6.75
MALLA VALORADA PAD PILOTO 1PROYECTO OXIGENACION DE SOLUCION CIANURADA
CABEZAMALLA
#PESO
kgPESO
%ENSAYE (gr/Tm) % DISTRIBUCION
RIPIOSMALLA
#PESO
KgPESO
%ENSAYE (gr/Tm) % DISTRIBUCION
MALLA #
% EXTRACCIONENSAYE gr/Tm ENSAYE gr/Tm POR MALLAS
Tabla 3: Malla valorada en pila oxigenada Tabla 4: Malla valorada en pila Standard