Autores: Miriam Andara, Carmen Rodríguez, Miriam Suarez, Carlos Di Pasquale y Randolpk Ravelo. Centro de Tecnología de Materiales (CTM). FIIIDT.
La cianuración forma parte de un proceso hidrometalúrgico utilizado ampliamente en las menas auríferas. Basado en ello, la presente nota técnica consiste en exponer los fundamentos asociados a los ensayos de cianuración, a nivel de laboratorio, de una muestra de mineral aurífero, así como también la importancia en la evaluación de su comportamiento frente a esta técnica de lixiviación.
El proceso de cianuración se basa en el hecho de que una solución débilmente alcalina de cianuro tiene una acción preferencial para disolver el oro en la mena. [1]
La ecuación más aceptada para representar la disolución del oro por soluciones diluidas de cianuro es la de Elsner. [1]
4 Au + 8NaCN + O2 + 2 H2O → 4Na[Au(CN)2] + 4 NaOH
Otras reacciones químicas que tienen lugar en el proceso de Cianuración son las siguientes (Fleming, 1992;; Marsden y House, 1992; Finkelstein, 1972; Brooy et al, 1994) :
2 Au + 4 Na(CN) + 2 H2O → 2 Na [Au (CN)2] + H2
2Au + 4Na(CN) + O2 + 2H2O → 2Na [Au(CN)2] + 2 NaOH + H2O2
2 Au + 4Na(CN) + 2H2O2 → 2Na [Au(CN)2] + 2 Na OH
4Au + 8NaCN + O2 +2 H2O → 4Na [Au (CN)2] + 4 NaOH
En el proceso de cianuración se presenta un sistema de varias fases (sólido, líquido y gas), por lo tanto, las ecuaciones de las reacciones de primer orden son válidas sólo si dos factores cambian y los demás se mantienen constantes.[1]
De manera general, los factores involucrados en el proceso de cianuración son: [1]
- Tamaño de las partículas
- Naturaleza de los sólidos (óxidos, sulfuros, entre otros)
- Condiciones de la superficie del mineral: desgastada o superficie primaria, entre otras
- Velocidad de difusión, el cual consiste en la velocidad a la que el solvente se mueve hacia o desde la partícula del mineral.
- Velocidad de los movimientos rotatorios entre sólidos y solventes.
- Concentración del solvente. A mayor concentración del solvente (NaCN) menor es el tiempo requerido para obtener un cierto porcentaje de recuperación.
- Temperatura. Generalmente un incremento en la temperatura dará un mayor porcentaje de recuperación para el mismo tiempo de contacto.
- Tiempo. A mayor tiempo de lixiviación, mayor es el porcentaje de extracción.
A pesar de que el cianuro tiene un nivel de toxicidad conocido, es ampliamente utilizado debido a su eficiencia y su relativo bajo costo. Entre ellos el cianuro de sodio (NaCN) y el cianuro de potasio (KCN) son los más usados debido a su disponibilidad en el mercado y su estabilidad en el medio acuoso.
Ensayos de cianuración dinámica a escala laboratorio
Los ensayos de cianuración dinámica que se realizan a la muestra de mineral aurífero, son procesadas en botellas cerradas bajo las siguientes condiciones: Sólidos en pulpa: 33%; Solución de CN-: 0,04%; CaO: a determinar durante los ensayos (consumo previo de cal); Fineza: 100% pasante malla 200 (75 µm); Tiempo de ensayo: 1, 2, 4, 8, 18 y 24 horas.
Posteriormente se determina el consumo de cianuro y de cal, así como el tenor de oro en las soluciones a los diferentes tiempos de ensayo.
A continuación se presenta un ejemplo de un ensayo realizado en el laboratorio UPM-CTM a una muestra de mineral aurífero de la zona de El Callao. Las condiciones experimentales aplicadas a los ensayos de cianuración dinámica, se presentan en la siguiente tabla:
| Condiciones Experimentales | Lixiviación Dinámica |
| Peso de mineral | 200 g |
| Volumen de KCN al 0,04% | 400 ml |
| Tenor de Au | 24,1 g/Ton |
| Adición de Cal | 1,12 kg/Ton |
| Tiempo del ensayo | 1, 2, 4, 8, 18 y 24 horas |
Tabla 1. Condiciones experimentales utilizadas en los ensayos de cianuración dinámica para la muestra de mineral aurífero [2]
Inicialmente, a la cal a ser utilizada en el ensayo de cianuración, se le determinó la pureza, expresada como Ca(OH)2, así como también el contenido de cal aprovechable. En la tabla 2 se presentan los resultados obtenidos.
| CAL | |
| % Pureza expresada como Ca(OH)2 | 55 |
| % Cal aprovechable (CaO) | 42 |
Tabla 2. Resultados obtenidos del análisis de la cal.
Posteriormente se realizó la determinación del consumo de cal con la finalidad de conocer la cantidad necesaria para neutralizar la acidez de la mena (Figura 1), la cual será aplicada a los ensayos de cianuración dinámica. Para ello se efectuaron 6 ensayos en botella cerrada; a cada una de ellas se le agregaron 50 gramos de mena (a una granulometría 100% pasante 200 mallas) y 100 ml de concentraciones de cal de 0,0220; 0,0280; 0,0334 y 0,0560 % (p/v) respectivamente; estas porciones equivalen a 0,44; 0,56; 0,67 y 1,12 kg cal/Ton mena. Luego se colocaron las botellas en un agitador durante 24 horas. Se tomó muestra de la solución y se determinó la concentración de cal remanente (CaO) en la solución por titulación con ácido oxálico. En la tabla 3 se presentan los resultados obtenidos en la determinación del consumo aparente de cal para la muestra analizada.
De los valores reportados, se tomaron como criterios la cantidad de cal consumida, junto con los contenidos de alcalinidad protectora (fijada en 0,05% p/v como mínimo). De estas tablas se tiene entonces, que para la muestra de mineral aurífero se encontró un consumo de cal de 1,12 kg/ton, con una alcalinidad protectora de 0,045% CaO. Esto implica que sería necesaria una dosis de 1,12 kg/ton, como mínimo, para neutralizar la acidez natural de la muestra y mantener un pH adecuado, siendo esta la cantidad a aplicar en los ensayos de cianuración dinámica.
| Ensayo N°. | Dosis cal (g/100ml) | Alcalinidad protectora % CaO | kg cal/ Ton mena |
| 1 | 0,0220 | 0,0043 | 0,44 |
| 2 | 0,0280 | 0,0122 | 0,56 |
| 3 | 0,0334 | 0,0246 | 0,67 |
| 4 | 0,0560 | 0,0448 | 1,12 |
Tabla 3. Resultados obtenidos del consumo aparente de cal de la muestra de mineral aurífero.
En estos ensayos de cianuración dinámica se determina la lixiviabilidad del Au presente en el mineral con respecto al tiempo. Para ello se agregaron en una botella 200 g de mineral (100% pasante malla 200), 400 ml de una solución de cianuro de potasio al 0,04% KCN y cal hidratada según la dosis determinada en ensayos previos. Las botellas fueron colocadas en un agitador durante 1, 2, 4, 8, 18 y 24 horas. Después de transcurrido el tiempo se determinó el contenido de cianuro, cal y oro en la solución remanente.
Los resultados obtenidos para la muestra analizada durante los ensayos de cianuración dinámica se presentan en la tabla 4.
| Ensayo N°. | Tiempo (horas) | Alcalinidad protectora % CaO | Cal Consumida Kg / Ton mena | Cianuro Kg / Ton mena | Conc. Au (lix) mg/l | % Extracción Au |
| 1 | 1 | 0,0466 | 0,54 | 0,10 | 9,15 | 76,25 |
| 2 | 2 | 0,0447 | 0,61 | 0,16 | 9,79 | 81,58 |
| 3 | 4 | 0,0363 | 1,01 | 0,16 | 11,13 | 92,75 |
| 4 | 8 | 0,0335 | 1,01 | 0,17 | 11,72 | 97,67 |
| 5 | 18 | 0,0335 | 1,01 | 0,18 | 11,84 | 98,67 |
| 6 | 24 | 0,0335 | 1,01 | 0,18 | 11,95 | 99,58 |
Tabla 4. Resultados obtenidos del consumo de cal, consumo de cianuro y % extracción de oro a los diferentes tiempos de agitación ensayados durante la cianuración dinámica.
En la gráfica 1 se puede observar que los consumos de cal y cianuro de potasio en los ensayos de cianuración, para la muestra analizada, presentan un comportamiento similar, donde estos con respecto al tiempo de lixiviación son relativamente constantes, estabilizándose a las cuatro horas de agitación.
Cianuración Dinámica
El consumo total de cal y cianuro determinado en el ensayo de cianuración fue de 1,01 y 0,18 kg/ton respectivamente, para la muestra de mineral aurífero, para el tiempo máximo de lixiviación (24 horas). Adicionalmente, si se toman los criterios de alcalinidad protectora (fijada en 0,05% como mínimo) tenemos que para las dos primeras horas existe una alcalinidad suficiente para garantizar un pH de lixiviación adecuado, al lograrse valores de 0.047 y 0,045 % de CaO remanente, hasta valores de alcalinidad protectora de 0,035 a las 24 horas, inferior al límite fijado. De allí se desprende que la dosis de 1 kg/Ton cal añadida sería ligeramente inferior a lo requerido para la cianuración. En otros casos, como es la práctica de cianuración en Sur-Africa, los contenidos aceptables de CaO protector en solución estarían entre 0,015 y 0,020% CaO (150 y 200 ppm CaO) lo cual sugiere que el rango de valores obtenidos después de cianuración sería adecuado.
Comparando el consumo de cal en cianuración vs los obtenidos en los ensayos de consumo aparente, tenemos que en cianuración se desarrolló un consumo similar al observado en el ensayo de consumo aparente, sin embargo la alcalinidad protectora no reportó los mismos valores. De allí que se propone aumentar las adiciones de cal hasta aproximadamente 1,3 kg/ton.
Con respecto al consumo de cianuro, este presenta un comportamiento análogo al observado en el consumo de cal de las muestras, donde el máximo observado es de 0,18 kg/ton de mena para 24 horas lixiviación (gráfica 1), para la muestra ensayada. También se observa que el gasto de cianuro se estabiliza en las dos primeras horas de lixiviación. Esta observación serían indicadores de una cinética de lixiviación relativamente rápida.
Por otra parte, se tiene que para cianuración dinámica, el consumo de reactivos (CaO y KCN) sería bajo en la muestra, dentro de los rangos aceptables de 0,18-0,30 Kg/ton KCN y 0,7 y 1,5 Kg/ton Cal para menas de veta sin sulfuros cianicidas, aunque este no es el caso ya que la muestra analizada presenta valores de cianicidas (Pb, Cu, As y Zn) muy cercanos al 0,1 %.
El porcentaje de extracción de oro en la muestra con respecto al tiempo mínimo y máximo de cianuración se encuentran entre 76,3 y 99,5 % (Tabla 4). A pesar de que la muestra presenta la mayor parte del oro asociado al teluro de plomo, el cual pudiera no estar disponible para la cianuración, se puede apreciar una extracción eficiente del oro, observándose que durante las dos primeras horas ya el 80% del oro presente en la muestra es lixiviado. Este comportamiento en la cinética de lixiviación del Au se observa claramente en la tabla 4, donde el 81% del oro extraíble se lixivia en dos horas y el máximo de 99,6% a las 24 horas de agitación.
En la gráfica 2 (Au remanente en sólido y Consumo de CN vs tiempo) se puede observar que la extracción del oro aumenta rápidamente, así como el consumo de cianuro hasta alcanzar un máximo (8 horas), en la extracción de Au (98%). Por encima de este valor (24 horas) hay un incremento en la recuperación del oro (1,5 %), sin aumentar el consumo de cianuro. De estos resultados se desprende que el tiempo de cianuración para la muestra es de 24 horas con el fin de obtener la máxima extracción.
De la gráfica antes mostrada, se puede observar que con el proceso de cianuración dinámica se obtendrían colas sólidas de muy bajo tenor, por ejemplo < 0,1 g/ton para la mena analizada. Los ensayos de cianuración dinámica convencional indican extracciones máximas de 99,5% para la muestra. Este valor alto de extracción para 24 horas de agitación están relacionados a la liberación del metal de interés. Por ello se infiere que la molienda 100% pasante malla 200 (75 µm) sería suficiente.
En nuestro laboratorio igualmente se realizan ensayos con carbón como lo son:
- Carbón en lixiviación (CIL, Carbon in Leach)
- Carbón en pulpa (CIP, Carbon in Pulp)
- Carbón en columna (CIC, Carbon in Column)
El Centro de Tecnología de Materiales (CTM) de la Fundación Instituto de Ingeniería cuenta con el personal calificado y equipos de laboratorio para garantizar la adecuada preparación de las muestras minerales para garantizar su trazabilidad y confiabilidad de los resultados finales.
Referencias bibliográficas
- Suárez, Marhilda y colaboradores. Tecnología del Oro. Instituto de Ingeniería (1991), p 202
- CTM-UPM(FIIIDT) Trabajos de Caracterización Metalúrgica
- Lodoño, Jorge y colaboradores. «Técnicas mineralógicas, químicas y metalúrgicas para la caracterización de menas auríferas». INGEOMINAS. 2010v
Contacto: miriamandara2010@gmail.com; arelisar410@gmail.com; miriam959 gmail.com