Autores: Miriam Andara, Carmen Rodríguez, Miriam Suarez, Carlos Di Pasquale y Randolpk Ravelo/ Centro de Tecnología de Materiales (CTM).
Mediante el empleo de la técnica de microscopía electrónica de barrido, incluyendo el análisis puntal por dispersión de energía de rayos X (EDS), se obtienen resultados cuyo análisis e interpretación permiten la toma de decisiones sobre la estrategia para procesar la mena y su aplicación en el diseño, control y optimización de procesos en la industria del oro. En la presente nota técnica se incluyen varios estudios realizados a menas auríferas y precipitados de oro provenientes tanto del proceso Merrill-Crowe como de otros procesos industriales.
El procesamiento de los minerales auríferos ha constituido siempre un reto en la minería. Las diferentes formas mineralógicas acompañantes del oro, en las menas, han complicado en cierta manera los procesos extractivos de este valioso metal [1,2]. El oro, en su ambiente natural, a menudo se encuentra asociado a los minerales cuarzo, sulfuros de hierro y cobre (pirita, arsenopirita, calcopirita) y en algunos casos se combina con teluro en los minerales calaverita, silvanita (mena compleja polimetálica) o bien, se encuentra en estado libre, nativo o electrum (esencialmente con contenidos variables de plata).
Las principales asociaciones se presentan cuando el oro se encuentra ligado a sulfuros, formando los minerales caracterizados por ser consumidores de reactivos, tales como pirita, pirrotita, arsenopirita, entre otras, también se encuentran los minerales carbonáceos o combinaciones de los anteriores (Figura 1)
En los procesos minero-metalúrgicos es de vital importancia conocer el tamaño de grano del mineral de interés, de las especies contaminantes (impurezas) y de ganga, así como la morfología, distribución y asociaciones minerales, para poder determinar el tiempo de molienda adecuado para dicha mena. De esta forma se garantiza el grado de liberación, que no sea muy bajo porque llevaría a pérdidas del mineral al separar los estériles, ni muy alto, que generaría un mayor costo de molienda y probablemente también originaría ultrafinos que darían problemas de recuperación [3].
Generalmente los minerales, dentro del grupo de los metales, suelen clasificarse por su abundancia en la naturaleza, por su composición mineralógica o por su proceso de tratamiento. Para el caso de los minerales de oro, su clasificación se ha hecho con base en la estrecha relación existente entre mineralogía y procesamiento. A continuación se presenta una forma de clasificación de los minerales de oro, basado en la forma en que el oro se encuentra presente en el mineral. [3]
Minerales Primarios:
1.- Oro Libre: Placeres (aluviales, eluviales o fluviales)
2.- Oro Combinado: Teluros
3.- Oro Asociado con:
- Sulfuros (pirita, marcasita y pirrotita)
- Sulfuro de arsénico y antimonio (arsenopirita y estibinita)
- Sulfuro de cobre (principalmente calcopirita)
- Otros sulfuros (galena y blenda) y sulfosales
- Óxidos de hierro
- Minerales de uranio
- Minerales carbonáceos y grafíticos
- Silicatos y carbonatos
- Minerales micáceos
- Minerales de manganeso
Materiales Secundarios:
1.- Concentrados gravimétricos,
2.- Concentrados de flotación,
3.- Relaves
4.- Materiales de refinería y
5.- Oro reciclado
La determinación cualitativa de los minerales permite establecer cuáles son los portadores de los metales valiosos en los minerales de mena. Esta primera identificación es primordial para definir el tipo de tratamiento que se dará a la mena. En segundo lugar, es necesario identificar cuáles son los minerales de ganga, ya sea por su posible potencial económico, o bien por su influencia en el proceso de tratamiento, como en el caso de la presencia de cuarzo asociado con galena, que puede conllevar a una sobremolienda causada por la diferencia de la dureza entre el mineral de mena y el mineral de ganga.
Por otro lado, este análisis cualitativo también debe alertar sobre la presencia de aquellos minerales que puedan resultar perjudiciales en los procesos de concentración. Por ejemplo, la presencia de sulfuros de hierro, estibnita o sulfuros de cobre (como calcosina) en menas de oro tratadas mediante cianuración es sumamente perjudicial, debido a que estos minerales reaccionan con la solución cianurada produciendo un consumo excesivo del reactivo y la contaminación del concentrado. Por lo tanto, el análisis mineralógico debe ser lo más completo y preciso posible, y debe incluir incluso aquellos minerales que están presentes en pequeñas cantidades.
Una cantidad significativa de oro puede estar íntimamente asociada con sulfuros y/o arseniuros, los cuales son conocidos con el nombre de minerales refractarios. La mayoría de las veces, la cianuración de estos minerales requiere largos períodos de lixiviación y, desafortunadamente, bajas recuperaciones de oro. Una alternativa para su procesamiento es la concentración de estos minerales y su posterior tratamiento piroquímico de tostación, calcinación y fusión para lograr la oxidación y reducción de sus componentes. Estos procesos acarrean problemas de baja recuperación por los prolongados períodos de tratamiento, contaminación al medio ambiente, alto consumo de reactivos y alto costo operativo, entre otros. El conocimiento del uso de otras tecnologías para el tratamiento de los llamados concentrados refractarios nos ayudará a reducir y/o a minimizar dichos problemas.
Dentro de las tecnologías que se pueden usar como pretratamientos a la cianuración y fundición, encontramos la tostación, la lixiviación ácida básica, disolución en autoclave, electro oxidación, ultrasonido y la biolixiviación. Dichas tecnologías de una u otra manera facilitan la conversión de los compuestos presentes que acompañan al oro en las especies refractarias, de manera que faciliten la liberación de las partículas metálicas de oro, para luego, entrar en contacto íntimo con la solución cianurada y/o ser colectado en un lecho de fusión.
A continuación se presentan, a modo ilustrativo, varios estudios realizados a menas auríferas y precipitados de oro provenientes de diferentes procesos.
La caracterización química-mineralógica de las menas auríferas y los precipitados de oro para fundición comprendió el estudio por microscopía electrónica de barrido con análisis multielemental por rayos X (EDS). Las muestras de roca fueron preparadas como secciones pulidas. Previamente fueron sometidas a trituración en trituradoras de mandíbulas (1,25 cm), luego homogeneizadas y cuarteadas para la toma de las submuestras para observación. Fueron desbastadas en bandas abrasivas, con el posterior pulido en paños con pasta de diamante hasta 0,1 µm, hasta la obtención de una superficie especular y recubiertas con carbón para su observación por medio de electrones retrodispersados o “BSE”. En el caso de los precipitados de oro metálico, dichos materiales fueron suspendidos en etanol y posteriormente proyectados sobre un portamuestra; el material adherido es posteriormente recubierto con una capa de carbono por medio de «sputtering» y observadas al microscopio tal y como se describió anteriormente.
El equipo utilizado es un Microscopio Electrónico de Barrido (MEB), marca Philips, modelo SEM 505, acoplado con espectrofotómetro de dispersión de energía de rayos X (EDS) INCA OXFORD, modelo 6801 con filamento de emisión de campo de tungsteno (menas auríferas y aluviones) y un Microscopio Electrónico de Barrido (MEB), marca Philips, modelo XL30, con filamento de tungsteno, acoplado con un espectrómetro EDAX modelo DX4 con ventana ultradelgada (UTW), para la caracterización de precipitados de oro.
En los análisis realizados a la serie de muestras, éstas reflejan diferentes aspectos internos de las asociaciones de oro con los distintos minerales huéspedes al igual que las variadas morfologías y tamaños hallados. Cada una de estas características determina las rutas tecnológicas para el procesamiento de estas menas y a su vez indican si los parámetros operativos aplicados en planta son los apropiados para las eficiencias esperadas. De esta manera, caso de la mena de la figura 2, la misma presenta teluluros de oro (calaverita) y sulfotelururo de oro y plomo (nagiagita); esto sugiere tratamientos térmicos previos a la cianuración.
Para otro caso, Figura 3, se tiene que los tamaños de partículas de oro son de 7 y 3 µm, observándose su oclusión en un grano de pirita, de más de 300 µm; la ocurrencia del oro en este caso indica que la mena requerirá de concentración gravimétrica y posterior tratamiento de tostación, a los fines de eliminar la barrera física para los procesos de cianuración.
En el caso de material proveniente del proceso Merril-Crowe, Figura 4, el precipitado de oro presenta tamaños de partículas menores a 1 µm, adherida sobre polvo de zinc que actúa como ánodo. En este caso se evidencia que el proceso electroquímico actúa en sitios donde se producen los pares galvánicos y que eventualmente todo el Zn se disuelve, a expensas de la formación de una “costra” de Au.
Por medio del empleo de la técnica de microscopía electrónica de barrido es posible proponer la ruta tecnológica de procesamiento, así como hacer seguimiento de las variables operativas de los procesos.
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
- Gasparrini C. (1983) “The Mineralogy of Gold and its Significance in Metal Extraction”, CIM Bulletin, 76: 144-153
- Andara, M, Conde M., Rus Romero J. (2011) “Uso de la Técnica de Microscopía Electrónica de Barrido como Herramienta para el Estudio de Liberación de Minerales” Acta Microscópica 20:71-77
- Ramírez, Jairo (2008). Evaluación Metalúrgica de MIinerales Auríferos Provenientes del Yacimiento Angostura (CALIFORNIA-SANTANDER). Tesis de grado. 68 p.
- CTM-UPM(FIIIDT) Trabajos de Caracterización Metalúrgica
- Berrezuela E. y colaboradores. (2002) “Estudio Mineralógico y Cuantificación por Análisis Digital de las Menas Auríferas de Nariño (Colombia). Aplicación a las Mejoras del Proceso Mineralúrgico” Boletín Geológico y Minero, 113(4):369-379
- Arias, V. y colaboradores (2005). “Refractariedad de Concentrados Auríferos”. Revista del Instituto de Investigación FIGMMG, Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Vol. 8, N.° 16:5-14p
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