Métodos de Recuperación de Oro

Autores: Miriam Andara, Carmen Rodríguez. Centro de Tecnología de Materiales (CTM). FIIIDT. 

 

La recuperación de oro a partir de soluciones cianuradas se viene aplicando desde el siglo XX; entre los métodos empleados se encuentran: Precipitación con polvo de Zinc, Adsorción con carbón activado y Extracción por solventes. Inicialmente, el método empleado con más frecuencia en la recuperación de oro en soluciones diluidas (líquido-sólido) fue la precipitación con Zinc.  Sin embargo, posteriormente se fue introduciendo en algunas plantas la recuperación del oro sobre carbón activado, generalmente en soluciones con muy bajos valores de oro (menos de 1 ppm, mg/l Au) y para soluciones altamente contaminadas.

A continuación se presenta un pequeño resumen de los métodos de recuperación de oro por precipitación con Zinc y por carbón activado. 

PRECIPITACIÓN CON ZINC

El proceso comprende una separación líquida – sólida después de la cianuración (decantación contra corriente o filtración), un aclarado de la solución aurífera, una desaereación de la solución a tratar, bajo vacío parcial. La adición del polvo de zinc y de la sal de plomo, para que mejore la precipitación del oro, y la recuperación del oro precipitado sobre un filtro, generalmente pre cubierto. Algunos elementos químicos presentes en la solución (particularmente el cobre) pueden afectar la reacción, tanto en términos de tiempo como de rendimiento. Las separaciones líquido sólido y el aclarado son operaciones difíciles y costosas para ciertos minerales (pulpa de mineral fuertemente molida o mineral arcilloso).[2]

Proceso MERRIL- CROWE

Una vez que el oro se encuentra disuelto por la acción del cianuro de sodio, la siguiente etapa en el proceso de recuperación es en forma metálica. Al comienzo se utilizaban virutas para la etapa de precipitación, las cuales fueron gradualmente sustituidas por polvo de Zinc. La eficiencia de precipitación con polvo de Zinc fue mayor debido a que ofrece una mayor superficie de área por unidad de masa. Aunque el consumo al comienzo fue alto debido a las reacciones oxidantes colaterales, el proceso con una de-aireación al vacío antes de la precipitación mejoró la economía y la eficiencia de la operación. A este proceso mejorado y aplicado a soluciones claras (menos de 1 ppm de sólidos en suspensión) es llamado el proceso Merril-Crowe.[3]

Para obtener una precipitación o mejor dicho cementación eficiente, este proceso requiere la preparación de la solución de alimentación, la cual está relacionada principalmente con los siguientes aspectos técnicos: [3]

1. Aclarado
2. De-aireación
3. Adición de Zinc y plomo
4. Control de pH y de las concentraciones de cianuro

En la Figura 1 se puede observar el mecanismo de cementación de oro con polvo de zinc, en el cual se evidencian las reacciones de oxidación del zinc y la reducción del oro. [1]

La cementación consiste en una precipitación electroquímica que da lugar a una reacción de reducción y oxidación. La reacción que describe la cementación del oro se puede expresar mediante la ecuación:[1]

𝟐𝐀𝐮(𝐂𝐍)_𝟐 ⁻ + 𝒁𝒏^𝟎 → 𝟐𝑨𝒖^𝟎 + 𝒁𝒏(𝑪𝑵)_𝟒⁻²

El tanque de Crowe, usualmente es un cilindro de acero cerrado de 2,0 a 2,5 m de diámetro y 3,5 a 4,0 m de alto, con una capacidad aproximada de 2.000 m³ de solución por día/m² de área seccional.[3]

El consumo de polvo de Zinc varía entre 20 y 80 g Zinc/toneladas de mineral tratado, lo que equivale a 5-20 g cinc/g oro no precipitado. [3]

Si el cianuro libre es insuficiente en la solución aclarada, pueden acumularse los sulfuros y los óxidos sobre la superficie del Zinc, lo que reduciría la eficiencia de la precipitación. Los niveles de concentración de cianuro en solución antes de la precipitación son generalmente entre 80 y 120 ppm expresados como (100%)NaCN equivalentes y 80 a 200 ppm expresados como (100%)CaO.[3]

ADSORCIÓN CON CARBÓN ACTIVADO

Los primeros usos del carbón en un sistema metalúrgico se aplicaron en la extracción del oro después de la cloración. En este caso, fue solubilizado usando cloro gaseoso, y luego filtrado a través del carbón.  El uso de carbón activado para la extracción del oro fue patentado por Johnston en 1897. Este proceso consistió en la disolución del oro y plata en una solución de cianuro de potasio. Posteriormente, la solución aclarada se pasa a través  de una serie de filtros de carbón,  siendo necesario la fundición de carbón para la recuperación de los metales preciosos. [3]

El método de carbón en pulpa (CIP) representa una de las más novedosas tecnologías para la recuperación del oro y ha reemplazado casi por completo la tecnología convencional de precipitación con zinc. [3]

El proceso se basa en la propiedad que tienen las materias carbonadas activas de adsorber el oro contenido en las soluciones de cianuro. El carbón activado utilizado es preparado a partir del carbón vegetal duro (nuez de coco), tratado especialmente para desarrollar su capacidad de adsorción y su porosidad. A la salida de la cianuración, la pulpa mineral es enviada a otros agitadores mecánicos donde se añade el carbón activado y este es retenido evitando su fuga del reactor por un sistema de criba.[2]

Un cribado final permite separar la pulpa de mineral estéril, del carbón cargado. Por ello, no se requiere la separación sólido/líquido, y por lo tanto, es recomendable para tratar aquellos minerales que son difícilmente filtrables o decantables.[2]

Por último, las soluciones auríferas son tratadas por electrólisis y el oro se deposita sobre los cátodos de lana de hierro. Este proceso es el recomendable en los casos en que las separaciones líquido/sólido son difíciles por la presencia de cobre en la solución madre o cuando el mineral tiene un débil contenido.[2]

A fin de asegurar la operación eficiente del proceso CIP, en su diseño se debe asegurar mediante pruebas preliminares y/o experiencia, los siguientes parámetros:[3]

1. La concentración de carbón por tonelada de pulpa.
2. La densidad de la pulpa.
3. El número de etapas de adsorción.
4. La velocidad relativa de avance del carbón.
5. El tiempo de residencia de la pulpa.
6. El nivel de carga del carbón.

A continuación se presentan los mecanismos de adsorción que han sido propuestos en base a la teoría de doble capa electrónica (Figura 2).[3]

                     

1. Au(CN)₂^– se adsorbe sobre los sitios activos del carbón
2. Na⁺ y Ca²⁺ son adsorbidos solamente mientras está presente el Au(CN)₂^–. Así, ellos pueden probablemente ser adsorbidos en la capa difusa.
3. Cuando está presente Au(CN)₂^– adicional, puede ser adsorbido en la capa difusa.
4. El cianuro libre compite con el Au(CN)₂^– por los sitios activos.

Estos mecanismos sugieren claramente como la composición química de la solución puede ser ajustada para optimizar la adsorción en la práctica.

El proceso es relativamente lento y por lo tanto es el factor más importante en el diseño de la sección carbón en pulpa. El equilibrio verdadero entre el carbón y la pulpa raras veces es alcanzado en una etapa de una sección de carbón en pulpa, por lo tanto, la aproximación de Mac Cabe Thieleno puede ser utilizado para la determinación del número de estadios para alcanzar la eficiencia de adsorción deseada. [4]

La adsorción del oro en carbón, se describe adecuadamente mediante una isoterma no lineal, como la ecuación de Freundlich [4]

qs = A Csⁿ

Donde:

qs= Carga del carbón (superficie de la partícula (gr de Au/Kg de carbón)

A, n =Parámetros de la expresión

Cs =Concentración en la fase líquida (gr Au/m³)

Experimentalmente se obtienen resultados de medición de qs como función de Cs y al graficar log qs de Vs log Cs, los valores de los parámetros A,n se determinan de la ordenada en el origen y la pendiente de la recta.[4]

Tabla 1. Ventajas del proceso de carbón en pulpa (CIP) versus precipitación con Zinc. [3]

Carbón en pulpa	Precipitación con Zinc
El carbón mantiene su habilidad para adsorber oro aun en presencia de grandes concentraciones de otros complejos cianuros de cobre, arsénico, entre otros.	La cementación es sensible no solo a la alcalinidad y cianuro libre sino a otros compuestos comunes en los licores de cianuración tales como sulfuros metálicos y otros complejos cianuros de cobre, arsénico, entre otros.
En el CIP los gránulos de carbón activado son añadidos directamente a la pulpa cianurada ahorrando otras etapas costosas del proceso.	La precipitación con Zinc requiere de las etapas de filtración y aclarado para eliminar los constituyentes suspendidos que pueden recubrir las partículas de Zinc y retardar la precipitación.
Las pérdidas de oro soluble son menores	Las pérdidas de oro soluble son mayores
Mayor recuperación y más bajo costo de capital y operación	Menor recuperación y más alto costo de capital y operación

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

1. Calcina A., Ivonne S. (2019). “Propuesta de mejora de la recuperación de oro a través del proceso de Merrill Crowe en el área de desorción de la planta La Joya Mining SAC”.UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERÚ.Tesis de grado. 123 p.
2. Gutiérrez N., Fredy R. (2018). “Análisis del Proceso de Eliminación de Sustancias Tóxicas de Efluentes Contaminados con Cianuro en Plantas Metalúrgicas de Obtención de Oro”. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN. AREQUIPA – PERÚ. Tesis de grado. 91 p.
3. Suárez, Marhilda y colaboradores. Tecnología del Oro. Instituto de Ingeniería (1991), p 202
4. Vásquez C., Gilberto (S/F). “Recuperación de Oro de Soluciones Diluidas con Carbón Activado”. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA – PERÚ. Tesis de grado. 157 p.

 

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