CAPTULO IIIPROCESAMIENTO HIDROMETALURGICO DEL OROPOR:MSc. NATANIEL LINARES GUTIRREZDOCENTE ESME/FAIN-UNJBGTACNA - 201112/06/2011 1 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezOBJETIVO Preparacin mecnica del mineral con oro y plata Seleccin del mtodo de disolucin del oro Termodinmica de la cianuracin Cintica de la disolucin del oro Cianuracin por agitacin Cianuracin por percolacin Aglomeracin del mineral con oroAl trmino del estudio de este captulo el estudiante estar capacitado en:12/06/2011 2 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezINTRODUCCIN Extraer el oro con un mnimo costo de produccin y un mximo retorno financiero. Liberacin de las partculas de oro, para ser separado por mtodos fsico-qumicos (por ejemplo, gravimetra-amalgamacin, gravimetra-flotacin) o Hidrometalrgicos (lixiviacin con solucin dbil de cianuro u otro lixiviante alternativo). Mena dcil o tratable es una mena que da recuperaciones de oro aceptables, mayores de 88 a 90%, cuando se muelen normalmente a 60 - 75% -m200 y tratada con solucin dbil de cianuro. Mena refractaria o no dcil a la cianuracin y requiere de una molienda extremadamente fina y/o un pre-tratamiento antes de cianuracin.12/06/2011 3 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 412/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 5MENA ALIMENTADA ALA PLANTA DE OROCHANCADO Y CRIBADOMOLIENDA Y CLASIFICACINESPESAMIENTOFLOTACINTOSTACINOXIDACIN A PRESINBIO-OXIDACINCONCENTRACIN GRAVIMTRICACIANURACIN INTENSIVAAGLOMERACINPRE-AIREACINOXIDACIN EN PILANEUTRALIZACINCIANURACINCIP (CARBN EN PULPA)RIP (RESINA EN PULPA)CILCARBN EN LIXIVIACINCEMENTACIN CON ZINCPRECIPITACIN QUMICAELUCIN O DESORCINELECTRODEPOSICINFUSINORO DOR12/06/2011 6 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez12/06/2011 7 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezAlternativa N 1 Alternativa N 2Merrill-CroweCircuito de precipitacin con ZincCarbn en columna (CIC)Circuito de adsorcin en carbnHorno de fusinLechadade cal ycianurode sodioSolucinbarrenEstanquede soln.barrenEstanquede soln.cargadaPila de liviacinMineral finoManta impermeable SolucinricaMineral de MinaTransporteChancadoen dos otres etapasTorre dedeseareacinPolvo de ZincPolvo de ZincFiltro PrensaPrecipitadode oroLechadade cal ycianurode sodioEstanquede soln.barrenEstanquede soln.barrenFiltro PrensaPrecipitadode oroCtodode OroCelda deElectrodeposicinElectrolitopobre areciclajeEscoriaBullin dora refinacinFluxSolucinde alta leyTanque dedesorcindel carbnReciclajeColumnasde carbnCarbndesorbido areciclajeLodoSlucinlixiviante ocianuranteTransporteFiltroclarificadorCarbn cargadoMena de mina 2200 t/hCh.GiratoriaPila de menagruesa -200 mm,120000 t1350 t/hMolino SAG; 10,97 mCh. Cono Symons 2x7'500 t/h c/u; P80 = 50 mmHidrociclonesP80 = 0,2 mm2 Molinos de Bolasde 18'x25'Circuito Rougher3 CeldasColumna de150 m3-10 mmBanco A de 4 Celdas OK 150 TC scavengerBanco B de 4 Celdas OK 150 TC ScavengerBanco de 7 Celdas WEMCO 40 m3Scavenger del CleanerHidrociclonesP80 = 0,030 mmMolinoRemolienda600 Kw4 Celdas OK 30 TC Cleaner2 Celdas Recleaner2 Celdas RecleanerEspesador AltaVelocidad 10 m,ConcentradoFinalPila deConcentradoPlanta deTostacin y CIL2 Espesadores AltaVelocidad, 27 mCarbn cargadoCarbn ReactivadoHornoReactivacinElectrodeposicinHornoFusinOro BullinColumna de ElucinCarbn desorbido2 bancosCianuracinCIP 1CIP 2 CIP 3CIP 4CIP 5Depsito de RelavesSELECCIN DE MTODOS DE PROCESAMIENTO DE OROLa seleccin del proceso es el desarrollo sistemtico de la ruta ptima para lograr la extraccin del metal de un mineral en particular usando la tecnologa ms apropiada. Para el oro este procedimiento tiene dos caminos:Optimizar la economa del proyecto, principalmente en funcin de la recuperacin del oro y costo de procesamiento.Desarrollar un proceso que satisfaga todos los requisitos del proyecto, incluyendo las consideraciones ambientales.La seleccin de proceso de lixiviacin del oro, es un procedimiento iterativo que generalmente comienza tan pronto como la exploracin haya establecido la presencia de mineralizacin de oro en ley y tonelaje suficiente para que el yacimiento sea considerado una reserva potencialmente econmica. El riesgo asociado al desarrollo de los proyectos de oro se puede reducir al mnimo planeando un buen programa de trabajo metalrgico, y considerando los aspectos que se han considerado en el proyecto, tales como: el capital, el beneficio, el riesgo y los factores ambientales.12/06/2011 8 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezFACTORES EN UNA SELECCIN DE PROCESOGeolgico Mineralgico Metalrgico Ambiental Geogrfico Econmico y polticoPara la lixiviacin o hidrometalurgia del oro, los factores que afectan la seleccin de proceso de extraccin se pueden agrupar en seis reas: 12/06/2011 9 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezLIXIVIACIN DEL OROTodas las rutas hidrometalrgicas de la extraccin del oro utilizan un paso de lixiviacin para producir una solucin del oro como producto intermedio.Las soluciones alcalinas actualmente diluidas del cianuro son de uso exclusivamente para la disolucin del oro y plata. Otros lixiviantes tales como soluciones de tiourea, de tiosulfato, de bromuro y de yoduro son tambin alternativas potenciales a la cianuracin que lixivian al oro y a la plata, algunos ya se estn utilizando comercialmente. El cianuro que lixivia se puede aplicar en varias formas:lixiviacin agitada,lixiviacin en pila o en botadero, lixiviacin en tina o vat, yla lixiviacin intensiva cuando se trata de concentrados.12/06/2011 10 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezPREPARACIN DEL MINERAL CON ORO Y PLATALa primera etapa del proceso del tratamiento es la reduccin de tamao de las partculas del mineral a un tamao que da la liberacin adecuada del oro de las partculas mineral. Esto puede incorporar las operaciones tpicas de trituracin y molienda, sin embargo necesita minimizar la produccin de finos antes de la etapa de concentracin gravimtrica. No se necesita que la partcula del oro sea liberada completamente, slo se necesita un grado de liberacin suficiente que permita obtener un concentrado bueno o una lixiviacin adecuadaTransporte demineral de minaFaja Transportadora N 1Criba fijaChancadoragiratoriaPartidorde cargaZarandavibratoria 1Zarandavibratoria 2 2 Ch. deConoFaja transportadora N 2Transporte a Pila deCianuracin12/06/2011 11 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezFUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CIANURACION DE MENAS DE OROLa solubilidad del oro y la plata en soluciones acuosas de cianuro de potasio, se remontan al siglo XVIII.En 1840, el Dr. Wright Birmingham, descubri que el oro metlico era soluble en solucin de cianuro de potasio cuando se haca circular una corriente elctrica.En 1 843, Bagration, estudi la accin del cianuro depotasio sobre placas de oro en ausencia de corriente elctrica y not que ellas eran lentamente disueltas.En 1 846, Elsner, encontr que era importante el concurso del oxgeno en la disolucin de oro y plata.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 12CIANURACIN DE OROActualmente la cianuracin es el proceso ms ampliamente usado en la lixiviacin de minerales de oro, presentando las siguientes ventajas:Tecnologa conocidaQumica de reaccin simpleBajo consumo de reactivosBajos costos operacionalesPero por otra parte presenta algunas desventajas, tales como:Complicaciones de tipo ambientalProblemas de tipo cinticoProblemas de refractabilidadPresencia de materias carbonaceas12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 13FUNDAMENTOS DEL PROCESO DE CIANURACION DE MENAS DE OROEn 1 857, Faraday, indic que una barra de oro era disuelta en una solucin diluida de cianuro y tambin demostr que si la barra se pona en la superficie del lquido, de modo que una cara est en contacto con el aire, mientras que la otra est sumergida en la solucin, era disuelta ms rpidamente que si dicha barra estuviera totalmente sumergida.En 1 877, W.A. Dixon encontr que aunque el cianuro, por s mismo, es lento en disolver el oro y la plata, esta accin se acelera cuando se aade oxidantes alcalinos tales como el hipoclorito de sodio, el ferrocianuro de potasio y el dixido de manganeso.En 1 887, Mac Artur y Forrest, aplicaron estos conocimientos para la disolucin del oro y la plata desde sus minerales y desde entonces, el proceso de cianuracin se ha extendido a todas las minas de oro y plata de la Orbe. Ahora se le conoce con el nombre de Proceso MacArtur-Forrest.12/06/2011 14 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezFUNDAMENTOS DE LA CIANURACINPara que esta lixiviacin se produzca, la solucin lixiviante debe contener tres componentes qumicos esenciales. Estos son:El ion cianuro (CN-)El oxgeno disuelto en la solucin (O2)El ion hidroxilo (OH-)Los dos primeros son los reactantes qumicos que disuelven a los metales preciosos en la forma de complejos y el ltimo es un componente esencial que le da el carcter alcalino a la solucin, permitiendo el accionar qumico del ion cianuro en forma ms eficiente, menos riesgosa y una operacin econmica debido a los siguientes aspectos positivos:La lixiviacin en ambiente alcalino es ms selectiva respecto a la ganga.Las soluciones alcalinas corroen menos a los materiales de los equipos utilizados (acero, madera, hormign, etc.).Facilidad de la deposicin de los relaves y efectuar un mejor control de la contaminacin ambiental.12/06/2011 15 MSc. Ing. Nataniel Linares GutirrezSOLUBILIDAD DEL ORO Y PLATA EN SOLUCIONES ACUOSAS DE CIANURO Se han propuesto varias teoras para explicar el mecanismo de la disolucin de oro y plata en solucin acuosa de cianuro. Entre ellas tenemos las siguientes: 1.Teora del oxgeno. Propuesta en 1 846 por Elsner, determin que el oxgeno era vital para la disolucin del oro en soluciones de cianuro. La reaccin qumica propuesta por Elsner es:4 Au + 8 NaCN + O2+ 2 H2O 4 NaAu(CN)2+ 4 NaOH (3.1) La disolucin de la plata se puede representar por una ecuacin de reaccin similar. 2.Teora del Hidrgeno. Propuesta entre 1888 y 1892 por L. Janin, quien patent una reaccin de disolucin del oro, la cual muestra que se genera gas hidrgeno durante la cianuracin del oro. La reaccin es:2 Au + 4 NaCN + 2 H2O 2 Na Au (CN)2+ 2 NaOH + H2(3.2) En 1893 Maclaurin y en 1896 Christy, mediante pruebas experimentales concluyeron que el oxgeno es vital para la disolucin del oro, con lo que ratificaron la teora de Elsner. 3.Teora del perxido de hidrgeno. En 1896 G. Bodlander sugiri que la disolucin del oro con solucin de cianuro se lleva a cabo en dos etapas, de acuerdo a las siguientes reacciones:2 Au + 4 NaCN + O2+ 2H2O 2NaAu(CN)2+ 2NaOH + H2O2(3.3)H2O2+ 2 Au + 4NaCN 2NaAu(CN)2+ 2NaOH (3.4)4 Au + 8NaCN + O2+ 2 H2O 4 Na Au (CN)2+ 4 Na(OH) (3.5)12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 16 El perxido de hidrgeno se forma como un producto intermedio. Bodlander pudo calcular que se form un 70% de la cantidad terica de H2O2, que debera formarse de acuerdo a su reaccin. Muchos experimentos han mostrado que la disolucin del oro y la plata en NaCN y H2O2en ausencia de oxgeno es un proceso lento, por tanto, la segunda reaccin de Bodlander es:2 Au + 4NaCN + H2O2 2NaAu(CN)2+ 2NaOH la cual es una reaccin de reduccin,H2O2+ 2 e 2 OH- Que toma lugar en pequea proporcin. En realidad la disolucin se inhibe si hay gran cantidad de H2O2, debido a la oxidacin del ion cianuro a cianato. El ion cianato no tiene accin disolvente sobre el oro:CN-+ H2O2 CNO-+ H2O12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 17 4.Teora de la formacin de ciangeno. En 1 896 S. B. Christy, sugiri que el oxgeno era necesario para la formacin de gas ciangeno, el cual crey que era el agente activo de ataque para la disolucin del oro y la plata. Las reacciones son:O2+ 4 NaCN + 2 H2O 2 (CN)2+ 4 NaOH4 Au + 4 NaCN + 2(CN)2 4 NaAu(CN)2 La suma de estas dos reacciones da la ecuacin de reaccin de Elsner. 5.Teora de la formacin de cianatos. En 1 905 Mac Actur, postul que si el oxgeno era necesario para la disolucin, entonces el cianato de potasio que crea era formado por la oxidacin del cianuro, efectivamente poda ser el agente activo responsable de la disolucin. Pero en 1 913 esta suposicin fue refutada por Green, quien demostr que el cianato no tiene accin disolvente sobre el oro y la plata. En 1 934 Barsky y colaboradores determinaron la energa libre de formacin de iones complejos auro y argentocianuros y a partir de estos datos calcularon el cambio de energa libre en las reacciones sugeridas. Resultando favorecidas las teoras de Elsner y Bodlander, las cuales muestran una alta constante de equilibrio por lo tanto, la reaccin proceder hasta que todo el cianuro se haya consumido o todo el oro se haya disuelto. La ecuacin de reaccin de Janin, termodinmicamente no es posible por mostrar una constante de equilibrio demasiado baja (ec. 3.2). Ms tarde en 1 947, esta teora fue experimentalmente demostrada por Thompson.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 18 6.Teora de la corrosin. En 1943 B. Boonstra fue el primero en reconocer y demostrar que la disolucin de oro en solucin acuosa de cianuro es similar a un proceso de corrosin de metales, en el cual, el oxgeno disuelto en la solucin, es reducido a perxido de hidrgeno y ion oxhidrilo. Postul que la reaccin de Bodlander se poda dividir en los siguientes pasos.O2+ 2 H2O + 2 e- H2O2+ 2 OH-H2O2+2 e- 2 OH-Au Au++e-Au++CN- AuCNAuCN +CN- Au(CN)2-Au + O2+ 2CN-+ 2H2O + e- Au(CN)2-+ 2OH-+ H2O2 Ms tarde en 1 947, esta teora fue experimentalmente demostrada por Thompson.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 19 7.Postulado de Habashi. En 1 966-67 Habashi apoya la primera ecuacin de reaccin de Bodlander2 Au + 4 NaCN + O2+ 2H2O 2NaAu(CN)2+ 2NaOH + H2O2 y considera que el proceso de disolucin del oro es de naturaleza electroqumica. Esta conclusin se basa en los siguientes hechos: Por cada 2 equivalentes de metal disuelto, se consume 1 mol de O2. Por cada 1 equivalente de metal disuelto, se consumen 2 moles de cianuro. Se forma perxido de hidrgeno durante la disolucin de oro y plata y se produce 1 mol de H2O2por cada 2 equivalentes de metal disuelto. La disolucin del oro y la plata en solucin de NaCN + H2O2en ausencia de oxgeno, se ha demostrado experimentalmente que es un proceso lento. As la reaccinH2O2+ 2 Au + 4NaCN 2NaAu(CN)2+ 2NaOH tiene lugar en menor grado. Lo cual demuestra que la disolucin de oro y plata se inhibe cuando hay exceso de H2O2debido a la oxidacin del ion cianuro a cianato, el cual no tiene accin de disolucin sobre el metal.CN-+ H2O2 CNO-+H2O Estas situaciones se vern con mayor amplitud y detalle en los siguientes tpicos.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 20VARIABLES DEL PROCESO DE CIANURACIN La concentracin del cianuro. El pH o alcalinidad. Tiempo de cianuracin. La temperatura. Tamao de partcula. Aireacin Cianicidas o descomposicin del cianuro.Las principales variables que gobiernan el proceso de cianuracin de las menas aurferas son entre otras las siguientes:12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 21EFECTO DE LA CONCENTRACIN DEL CIANURO La velocidad de disolucin del oro aumenta rpidamente siguiendo un comportamiento casi lineal con el aumento de la concentracin del cianuro, hasta que se alcanza un mximo Ms all de este valor, al aumentar la concentracin del cianuro, ya no aumenta la cantidad de oro disuelto; mas por el contrario tiene un leve efecto retardador y aumenta el consumo. La concentracin del cianuro disminuye debido al aumento del pH de la solucin, es decir, el ion cianuro es sometido a hidrlisis, segn la reaccin:CN-+H2O HCN+OH- El agua de la solucin con este gas (HCN) y oxgeno atacan al oro formando en AuCN que es insoluble y perxido de hidrgeno, segn la reaccin:2 Au +2 HCN+O2 2 AuCN +H2O2 En la prctica, la concentracin de cianuro vara entre 0,1 a 1,5 g/l12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 22EFECTO DE LA ALCALINIDAD De acuerdo a lo anterior, es importante que la solucin de cianuro se mantenga en un ambiente alcalino durante la lixiviacin del oro, por dos razones: Prevenir la hidrlisis del cianuro. Forma HCN Prevenir la descomposicin del cianuro por el CO2atmosfrico.CN-+H2CO3 HCN+HCO3- En ambos casos se libera HCN, el cual no tiene accin disolvente sobre el oro y la plata. Una alta alcalinidad, disminuye la velocidad de disolucin en forma lineal en el rango de pH entre 11 y 13. La alcalinidad de la solucin de cianuro debe controlarse con mucho cuidado, con el objeto de alcanzar velocidades altas de disolucin de oro y plata. En la prctica, el rango usual de pH est entre 10,5 a 11,5. Para mantener el pH operacional de 10,5 a 11,5 en las Plantas de Procesamiento, se puede emplear cal o soda custica (NaOH) como agentes alcalinizantes. La cal es de uso ms comn por tener alta accin qumica alcalinizante y menor costo. El hidrxido de sodio es de mayor costo que la cal, pero presenta la ventaja de ser altamente soluble lo que facilita la preparacin, manejo y dosificacin.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 23Ag + CN- AgCN-(s)AgCN-(s) AgCN(s)+ 1e-AgCN(s) +CN- Ag(CN)-2 EFECTO DE LA ALCALINIDADEfecto en la generacin de incrustaciones de sales insolubles tales como CaCO3, Mg(OH)2, CaSO4.2H2O.Efecto dispersante y floculante.Efecto en la viscosidad de las pulpas.Efecto en la qumica del proceso de recuperacin del oro desde pulpa (CIP) y desde soluciones claras (CIC, Merril-Crowe).Efecto en la qumica de efluentes y depsitos de relaves.Efecto en la reactividad qumica con los minerales de ganga.Efecto en la velocidad de disolucin del oro y plata durante la lixiviacin.El uso de la cal o la soda custica como controlante del pH, debe estudiarse en cada caso especfico con bastante detenimiento, puesto que cada uno presenta efectos de carcter qumico diferentes en el proceso global, como son: Inhibir la hidrlisis del cianuro. Neutralizar los componentes cidos de la mena, agua fresca y productos de reacciones. Flocular las lamas. Aglomerar finos en el pre-tratamiento de la mena a lixiviar en pilas. Facilitar el tratamiento de efluentes y control de la contaminacin ambiental.Cuando se usa cal, sta cumple un rol de mucha significancia en el proceso global de beneficio por cianuracin para la extraccin del oro y la plata. Entre las funciones de mayor importancia tenemos:12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 24EFECTO DEL TIEMPO DE CIANURACINEs muy variable y depende de factores tales como:La composicin mineralgica, El tamao de las partculas de oro, El grado de liberacin, porosidad de la mena,concentracin de cianuro en la solucin, y La temperatura del medio ambiente.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 25EFECTO DE LA TEMPERATURAAqu se puede notar que al aumentar la temperatura aumenta tambin aumenta la velocidad de disolucin del oro, pero el contenido de oxgeno en la disolucin tiende a disminuir. Existe una temperatura que da la mxima velocidad o rapidez de disolucin del oro, la cual se encuentra alrededor de 85C12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 26Efecto de la temperatura en la velocidad de disolucin del Oro con solucin al 0,25% de KCN.EFECTO DEL TAMAO DE PARTCULALa mena algunas veces tiene que ser molida muy fina para liberar a las partcula de oro y hacerlas adecuadas para la lixiviacin con soluciones de cianuro alcalino.Debido a que:Barrsky y colaboradores (1934) informa que bajo condiciones ptimas de aireacin y agitacin, se ha determinado que la velocidad mxima de disolucin de oro es de 3,25 mg/cm2/h. Esto es equivalente a una penetracin de 1,68 micrones/hora en cada lado de una partcula de oro de forma plana, lo que significa una reduccin total en espesor de 3,36 micrones/h. Una partcula de oro de 45 micrones de grosor (m350) se disuelve por cianuracin en aproximadamente 13 horas; una partcula de 150 micrones de grosor (m100) se disuelve en 44 horas. Esto segn Hedley y Tabacnick (1958) y Henley (1975). Las partculas gruesas se recuperan por gravimetra, puesto que no podran ser disueltas completamente en un tiempo de cianuracin econmicamente aceptable.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 27EFECTO DEL OXGENOLa altitud (presin baromtrica).La temperatura de la solucin.El tipo o intensidad de agitacin.La fuerza inica de la solucin.El oxgeno es importante en la disolucin del oro, pero la cantidad de oxgeno disuelto en soluciones diluidas de cianuro depende de cuatro factores:Un grfico importante para la determinacin de la presin a cualquier altura sobre el nivel del mar y la concentracin de oxgeno es el que se da muestra en la figura.El grfico A, se usa para determinar la presin baromtrica a varias alturas, las cuales estn dadas en pies y graficadas sobre el eje horizontal y las presiones en mm, sobre el eje vertical.Parahallar la presin que corresponde a una cierta altura se sigue la lnea de la elevacin hacia abajo hasta la interseccin con la curva X, luego se sigue horizontalmente a la derecha donde se lee la presin. En el grfico B las temperaturas estn graficadas sobre el eje horizontal y la cantidad de oxgeno, en miligramos por litro de agua, sobre el eje vertical.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 28EFECTO DE LOS IONES EXTRAOS SOBRE EL PROCESO DE CIANURACINEl oro explotado se encuentra generalmente como metal nativo y tambin asociado con cantidades variables de plata o electrum. Los minerales ms importantes asociados al oro son: Pirita (FeS2), galena (PbS), Zinc (Zn), Esfalerita (ZnS), Arsenopirita (FeAsS), estibnita, pirrotita (FeS) y chalcopirita(CuFeS2). Los minerales ms comunes de la ganga son el cuarzo, feldespatos, micas, calcitas y minerales de selenio y magnetita. Si el mineral de oro contiene material carbonceo, este perturba el proceso, ya que adsorbe al complejo cianurado de oro y plata. Los metales disueltos en las soluciones cianuradas influencian la disolucin del oro, ya sea acelerndola o retardndola.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 29EFECTOS CONSIDERADOS EN LA CIANURACIN DE ORO12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 30EN LA CINURACIN DE ORO HAY DOS EFECTOSEFECTOS ACELERANTESEFECTOS RETARDANTESEFECTOS ACELERANTESLa presencia de pequeas cantidades de plomo, mercurio, bismuto y sales de talio, aceleran la disolucin del oro. A partir de la determinacin de potenciales de electrodo en soluciones cianuradas se ha encontrado que el oro realmente puede desplazar los iones de esos cuatro metales. De ah que la disolucin rpida del oro en presencia de estos iones puede deberse a la alteracin en la superficie del oro al mezclarse con estos metales desplazados12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 31EFECTOS RETARDANTES12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 32EFECTOS RETARDANTESConsumidores de Cianuro (CIANICIDAS)Consumidores de oxigenoConsumidores de cianuro y oxigenoCONSUMO DEL OXGENO EN LA SOLUCIN Cualquier reaccin marginal que prive a la solucin de cianuro del contenido de oxgeno, conducir a una disminucin de la cantidad de disolucin. La pirrotita, se descompone en medio alcalino formando hidrxido ferroso y sulfuro de sodio:FeS + 2 OH- Fe(OH)2+ S2- En presencia de oxgeno, el hidrxido ferroso es fcilmente oxidado a hidrxido frrico,2 Fe(OH)2+ O2+ H2O 2 Fe(OH)3 Mientras que el ion sulfuro es parcialmente oxidado a tiosulfato,2 S2-+ 2 O2+ H2O S2O32-+ 2 OH- Contribuyendo de esta manera al agotamiento del oxgeno de la solucin. Los minerales de arsnico consumen oxgeno6 As2S2+3 O2 2 As2O3+4 As2S312/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 33CONSUMO DEL CIANURO LIBRE EN LA SOLUCIN El cianuro libre es consumido adems por lo siguiente: Formacin de complejos al disolver minerales de cobre, zinc y hierro que estn asociados en las menas de oro, consumen o agotan el contenido del ion CN-de la solucin, Minerales sulfurados de hierro, tales como la pirita, marcasita y pirrotita. El orden de reactividad con el cianuro acuoso alcalino es: Pirrotita Marcasita Pirita La pirrotita se descompone del siguiente modo:FeS Fe2+S2-Fe2++ 6 CN- Fe(CN)64-Fe2+ Fe3++e-Fe3+3 OH- Fe(OH)3 En consecuencia, cuando la mena contiene considerable cantidad de pirrotita o marcasita, se recomienda pre-airear la pulpa antes de agregar el cianuro, con el fin de formar el Fe(OH)3sobre la partcula, evitando la formacin de ferrocianuros y ion sulfuro. Minerales de cobre, donde la mayora de ellos, excepto la calcopirita, se lixivian rpidamente en soluciones de cianuro, formando una cadena de complejos con el ion Cu2+.[Cu(CN)2]- [Cu(CN)3]2- [Cu(CN)4]3- Aqu vemos que 4 moles de cianuro se requieren para disolver un mol de cobre, razn principal del alto consumo de cianuro al usarlo como lixiviante.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 34 Reaccin con la Calcosita:Cu2S+6 CN-+H2O 2 Cu(CN)3--+HS-+OH-Reaccin con la cuprita,Cu2O+ 6 CN-+H2O 2 Cu(CN)3--+2 OH- Reaccin con la malaquita,2CuCO3+8 NaCN 2 Cu(CN)3--+ 2CO3--+ (CN)2+ 8Na+(CN)2+2 NaOH NaCNO + NaCN +H2O Reaccin con la covelita,2 CuS +8 NaCN 2 Cu(CN)3--+2S--+ (CN)2+ 8Na+ Los minerales de arsnico consumen cianuro y retardan la lixiviacin, a travs de la reaccinAs2S3+CN- CNS-+AsS--+S= La antimonita (Sb2S3) tambin presenta cualidades inhibidoras de la cianuracin.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 35CONSUMIDORES DE CIANURO Y OXGENO El ion sulfuro inhibe fuertemente la disolucin de oro, ya que se adsorbe fuertemente sobre la superficie de la partcula de oro, bajando la cintica, consume cianuro y oxgeno, segn la reaccin:2 S--+2 CN-+ O2+H2O 2 CNS-+2 OH- Para remover este ion S--a menudo se suele agregar sales de plomo para convertirlo en PbS insoluble. Tiosulfato y tiocianato. Los tiosulfato se forman por la descomposicin de sulfuros y consumo de cianuro,2 S2O3--+2 CN-+O2 2 CNS-+2 SO4--Tiosulfato tiocianato El tiosulfato es disolvente del oro en presencia de ferrocianuro. El tiocianato (CNS-), se forma al reaccionar CN-con S--, S, S2O3--y disuelve oro.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 36 Los sulfuros de cobre solubles en cianuro consumen oxgeno.Cu2S+6 CN-+ O2+H2O 2 Cu(CN)3--+2 OH-+ S El ion Cu(CN)--afecta la cianuracin del oro y la cintica de extraccin no es afectada si la razn CN-total en solucin/Cu total disuelto se mantiene en un valor mayor a cuatro. Cationes metlicos. La presencia de Fe2+, Fe3+, Ni2+, Zn2+, Mn2+, etc. en la lixiviacin causan consumo de cianuro, debido a la formacin de complejos estables con el CN-. La cal precipita a estos iones, disminuyendo el consumo de cianuro. Ion calcio. Este ion que est presente por la cal y cuando se utiliza el Ca(CN)2tiene un efecto inhibidor a pH mayor de 10,5, debido a la precipitacin del perxido de calcio sobre la superficie de la partcula de oro. El ion Ca2+tambin reacciona con el ion SO4--formando un sulfato insoluble. Un efecto positivo del ion Ca2+es que flocula las lamas de slice, las cuales estn cargadas negativamente en pulpas alcalinas.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 37 Los iones Pb2+, Bi2+, Hg2+, Tl2+, etc. son agentes acelerantes de la lixiviacin, debido a que causan despasivamiento de las partculas de oro.Agentes acelerantes El KMnO4, NaClO, NaClO3y el H2O2a bajas concentraciones aceleran la cintica y oxidan el S--y las materias orgnicas, pero en mayores concentraciones son pasivantes y destruyen el ion CN-.Agentes oxidantes12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 38Reactivos de flotacinLos reactivos de flotacin hacen lenta la lixiviacin de oro, debido a que impiden el ataque por el CN-en fase acuosa. En la flotacin se emplean generalmente como colectores los xantatos y los ditiofosfatos los cuales tienen un efecto negativo sobre la cianuracin por tener el ion sulfuro, que es un poderoso veneno para la reaccin de cianuracinEstos deben ser destruidos previa tostacin o adicionar mayor cantidad de cianuro12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 39HIDROMETALURGIA DEL OROFundamento de la hidrometalurgia del oro y la plataQumica de cianuroEquilibrio cido-base del cianuro12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 40LA QUMICA DEL CIANUROElcianuro es un anin singular cargado que consiste en un tomo de carbn y un tomo de nitrgeno unidos con un enlace triple, CN-. La forma ms txica de cianuro es el cianuro libre, que incluye a dicho anin y el cianuro de hidrgeno, HCN, en un estado gaseoso o acuoso. A un pH entre 9.3 y 9.5, el CN-y el HCN estn en equilibrio, con cantidades iguales de cada componente. En un pH de 11, sobre el 99% del cianuro permanece en la solucin como CN-, mientras que a pH 7, el 99% del cianuro existir como HCN.Aunque el HCN es altamente soluble en agua, su solubilidad disminuye con temperatura creciente y bajo condiciones altamente salinas. El gas y el lquido del HCN son descoloridos y tienen el olor de almendras amargas, aunque no todos los individuos pueden detectar el olor.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 41HIDRLISISDELCIANURO En la hidrlisis, el cianuro se hidroliza en el aire hmedo y en soluciones acuosas. El equilibrio se establece rpidamente y dependiendo del pH, ms o menos el HCN resulta a partir de la disociacin siguiente: La constante de disociacin del cido hidrocinico dbil es de 4,36 x 10-10y el equilibrio depende del pH. A pH de 9,4 (valor de pk) el 50% del cianuro est presente como HCN12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 42HCN NaOH O H NaCN + +2Diagrama pH Eh del sistema CN-- H2O a 25 CEn esta figura puede verse que el cianuro es termodinmicamente inestable en el agua y sufrir oxidaciones espontneas a cianato. Afortunadamente para la industria mundial del oro, esta reaccin de oxidacin es bastante lentaEQUILIBRIO CIDO/BASE DEL CIDO CIANHDRICO Las reacciones de equilibrio qumico, sin intervencin de electrones pueden expresarse en su forma genrica de acuerdo a la siguiente reaccin:Reactantes Productos por lo tanto, para el caso del cido cianhdrico se puede expresar como: Donde, la condicin de equilibrio viene dada por: Pero AGreaccin=0Entonces: Donde: AG:Variacin de la energa libre estndar de la reaccin (J/mol)AGR:E(vii)productos+E(vii)reactantes. vi:Coeficiente estiquiomtrico i:Potencial qumico de los constituyentes del sistema (Gi) R :Constante Universal; 8,314 J/K mol. T :Temperatura absoluta; 298,15K (25C).12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 43 ++ CN H HCNK RT G Greaccinln + A = AK RT G ln = ARTGKlnA =| || || | HCNCN HK +=EQUILIBRIO CIDO/BASE DEL CIDO CIANHDRICO Del anlisis del equilibrio se obtiene la expresin: Con esta ecuacin se construye un diagrama de equilibrio cido/base del cido cianhdrico, pero sin antes expresarla porcentualmente. Esto es: Y para el % HCN se tiene la siguiente expresin:12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 44) 10 1 ( ] [ ] [pH pKtotalx CN CN + =10010 1] [] %[ xCNCNpH pKtotal+=| | ] %[ 100 % = CN HCNEquilibrio HCN/CN-versus pHTERMODINAMICA DEL PROCESO Es necesario recurrir a una revisin de sus principalespropiedades termodinmicas de la lixiviacin del oro, representados clsicamente por los diagramas de Pourbaixque relaciona el potencial del xido-reduccin (Eh) del metal con el Ph del medio12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 45Diagrama E - pH para el sistema Au-H2O-CN-a 25C . Concentracin de todas las especies solubles de oro = 10-4M,CN-libre = 10-3MTERMODINAMICA DEL PROCESO DE CIANURACINAg++ 2CN-AgCN2- K = [AgCN2-]/[Ag+][CN-]2= 1018.8 log[Ag+]/[Ag(CN)2-] = -2log[CN-] 18.8 pCN = 9.4 + 0.5log[Ag+]/[Ag(CN)2-]Au++ 2CN-AuCN2- K = [AuCN2-]/ [Au+] [CN-]2= 1038 log[Au+]/[Au(CN)2-] = -2log[CN-] 38 pCN = 9.4 + 0.5log[Au+]/[Au(CN)2-] AgCN2-+ e Ag + 2CN- Eth= Eth + 0.06log [AgCN2-]/ [CN-]2 Eth = -0.31V Eth= -0.31 - 0.12log[CN-] + 0.06log[AgCN2-] Eth= -0.664 - 0.12log[CN-]AuCN2-+ e Au + 2CN- Eth= Eth + 0.06log[AuCN2-]/[CN-]2 Eth = -0.60V Eth= -0.60 - 0.12log[CN-] + 0.06log[AuCN2-] Eth= -0.96 - 0.12log[CN-] De acuerdo a esto se construyo la figura que se da a continuacin para una concentracin de CNNa total = 10-2M que corresponde aproximadamente a 0.05% NaCN,12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 46De esta forma la presencia de aire, oxgeno, perxido de hidrgeno u otro oxidante es necesario para la disolucin del oro en soluciones de cianuro.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 47Diagrama E - pH para el sistema Au-H2O-CN-a 25C, Concentracin de todas las especies solubles de oro = 10-4MCN-libre = 10-3MMECANISMO CINTICO DE LA CIANURACIN La termodinmica a travs de los diagramas antes estudiados nos indica la posibilidad de efectuarse las reacciones de disolucin del oro y la direccin como la extensin que estas pueden seguir, pero no muestra la velocidad con que estas se producen hasta alcanzar el equilibrio. Este aspecto o limitacin es importante para el metalurgista que necesita recuperar el mximo de los metales valiosos (preciosos) al ms bajo costo. En un proceso hidrometalrgico, cuando las partculas slidas reaccionan con un reactivo lquido que las rodea, se considera generalmente dos modelos ideales. Estos son: Modelo del ncleo sin reaccionar o ncleo recesivo. Modelo de conversin progresiva, volumtrico o de reaccin generalizada.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 48El primer modelo fue desarrollado en 1955 por Yagi y Kunii, considerando que los productos son solubles, el mecanismo de reaccin entre la partcula slida de oro y la solucin de cianuro involucra cinco etapas principales. Estas son:Difusin y transporte de las molculas del reactivo a la superficie de la partcula slida.Adsorcin del reactivo en la superficie de la partcula.Reaccin en la superficie de la partcula.Desorcin de los productos de la superficie reaccionante.Difusin de los productos solubles formados a travs de la capa de pelcula hacia el seno del fluido.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 49DifusinSlido en reaccin qumicaConduccinFLUIDOTransferencia de masa de reactanteTransferencia de masa de productoTransferencia de calor Absorcin o disolucin del oxgeno en la solucin. Transporte de cianuro y oxgeno disuelto a la interfase slido-lquido. Adsorcin de los reactantes CN-y O2en la superficie slida. Reaccin de disolucin de carcter electroqumica. Desorcin de los complejos solubles de oro-cianuro y otros productos de reaccin desde la fase slida. Transporte de los productos desorbidos de la zona de reaccin a la solucin.Aqu, como es el oro el que deseamos transferirlo a la solucin, el mecanismo de reaccin entre el oro slido (oro nativo) y la solucin lixiviante involucra 6 etapas principales, a saber:12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 50Oro en porosOro en fracturasOro no accesibleOro accesiblerea andicarea catdica( ) + + ++ 22 CN Au CN Aue Au Au( ) + ++ + +OH e O H OOH O H e O H O4 4 22 22 22 2 2 2ElectronesCN( )2CN AuO H O2 2,OH O H ,2 2oCapa lmite de Nernste12/06/2011 51 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez Por lo tanto se alcanza la velocidad lmite, cuando la razn de concentracin de cianuro a oxgeno en la solucin es igual a 6, de ah que, en la prctica este valor es de gran importancia. Si se usa un exceso de soluciones concentradas de cianuro, respecto al oxgeno disuelto, ste es desperdiciado. De otro lado, si se alcanza saturar de oxgeno una solucin pobre en cianuro libre, la velocidad de cianuracin ser lenta. Adems, a temperatura ambiente y presin atmosfrica el oxgeno disuelto en agua es: 8,2 mg O2= 0,27 x 10-3mol/l Por lo tanto: [CN-]=6 x 0,27 x10-3mol/l, 0,01% CN-en solucin. En conclusin diremos que:1. La disolucin del oro y tambin la plata, en soluciones de cianuro, es un proceso de corrosin electroltico en la cual el oxgeno capta electrones en la zona catdica de la superficie metlica, mientras que el metal entrega electrones en la zona andica de la superficie del oro, en este caso.2. Mediante este mecanismo, es posible predecir que la disolucin del oro puede variar su velocidad con las concentraciones de CN-y O2en la solucin y con la intensidad de la agitacin.3. A bajas concentraciones de CN-la velocidad depende solamente de CN-libre y a altas concentraciones de CN-la velocidad de disolucin depende solamente de la concentracin del O2en la solucin.4. La velocidad de disolucin del oro est controlada por la concentracin de O2y su difusin hacia la superficie de ataque.5. El aumento en la concentracin de cianuro libre no acelera la reaccin.6. La velocidad de lixiviacin con cianuro del oro y la plata es lenta, debido principalmente a la baja solubilidad del oxgeno en el agua, el cual es fundamental en la reaccin qumica.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 52FASES Y MTODOS DE PROCESAMIENTO DE MENAS AURFERASLas menas aurferas se las puede agrupar en dos grandes tiposMenas dciles a la cianuracin o menas cianurablesMenas no dciles a la cianuracin o menas refractariasPara ambos tipos de menas, para la extraccin del oro, de una u otra forma, su procesamiento por el mtodo de lixiviacin con solucin de cianuro se efecta mediante dos fases principalesLa fase de lixiviacinLa fase de recuperacin12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 53MTODOS DE LIXIVIACIN DE MENAS AURFERASLa primera etapa en el proceso de cianuracin es la conminucin, la cual cosiste de la reduccin de tamao de la partcula de mineral que contiene al oro, mediante las operaciones de trituracin y molienda, cuyo objetivo apunta a liberar las partculas de oro de la roca madre o mineral.La lixiviacin del oro y la plata desde sus menas con soluciones de cianuro se llevan a cabo mediante dos mtodos generales:Lixiviacin por agitacin.Lixiviacin por percolacin.Lixiviacin en vat o batea.Lixiviacin en pila.Lixiviacin en botadero.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 54LIXIVIACIN DE MENAS AURERAS DCILES A LA CIANURACINHay muchas operaciones unitarias y varios procesos unitarios que se aplican al procesamiento de menas de oro. La decisin de cules son los ms aplicables para cada mena, puede hacerse utilizando una serie de diagramas libres, basados en generalizaciones y no en reglas definitivas. Para la seleccin del Proceso ms apropiado, generalmente se suele hacer cuatro preguntas:Qu cantidad de oro hay en la mena?Qu cantidad de otros elementos (Cu, Zn, As, etc.) hay en la mena?Cul es el consumo de cianuro al lixiviar la mena?Cules son la implicancias medio ambientales del procesamiento seleccionado?Para el desarrollo del proceso, con la informacin obtenida de los ensayes, hay dos mtodos a considerar:Realizacin de una slida investigacin mineralgica antes de comenzar el desarrollo de un proceso.Realizar pruebas de diagnstico antes de empezar el desarrollo de un proceso.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 55 El primer mtodo que es el de mayor aceptacin, nos permite identificar los minerales que estn presentes en la mena, su estado de alteracin, tamao de grano, entrelazado de los minerales, capas superficiales y encapsulamiento de los valores, los cuales dan pistas acerca de las operaciones unitarias que son ms prometedoras para trabajar.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 56Muestra RepresentativaEnsaye qumicoSeleccin del mtodoConc. Gravimetrica de diagnsticoPrueba de flotacin de diagnsticoP. de Lixiviacin de diagnsticoMineralogaSeleccin de Operaciones UnitariasRealizacin de PruebasLas herramientas ms utilizadas son :El Microscopio de luz reflejada y/o polarizada, El Microscopio electrnico de barrido (SEM), para examinar espcimen pulido o secciones delgadas.Otras tcnicas empleadas son:La difraccin de rayos X para identificar minerales que pueden tener varias formas cristalinas; El anlisis trmico diferencial (DTA) El anlisis termogravimtrico (TGA)El segundo mtodo sirve para realizar las primeras pruebas de diagnstico adems de las mineralgicas, pero ltimamente el mtodo mineralgico se utiliza slo para pruebas de productos para resolver problemas de procesamiento. Las pruebas de diagnstico pueden incluir:Separacin gravimtrica de diagnstico en mesas vibratorias en tamao 2 mm (m10). Flotacin de diagnstico con una molienda 80% -100 m con combinacin de reactivos sugeridos en los manuales de los mejores suministradores de reactivos, indicar si este mtodo tiene mrito. Lixiviacin de diagnstico alcalina o cida. Este mtodo ha sido descrito por Malhotra, D y Amstrong, S (1992). El procedimiento puede incluir lixiviacin a presin e incluso tostacin. El procedimiento completo toma de 4 a 6 semanas y los costos en el rango de 2 000 a 4 000 dlares por muestra en un laboratorio comercial.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 57 La ley de oro en las menas y los alcances del Gelogo del proyecto dirn mucho acerca de qu procesos son ms prcticos antes de que se hagan las pruebas mineralgicas o las de diagnstico.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 58Mineral con OroLixiviacin en Pila HL/CIP/CIL/Flot./Grav.La extraccin es sencible al tamao de Chancado/Molienda?Lixiviacin en Pila CIP/CIL/Flot./Grav.Es efectivo el tratamiento? Es refractario a la lixiviacin? Flot./Grav.> 4 g/tTostacin, Autoclave, Biox, Ultra-moliendaProceder con el desarrollo del ProcesoCIP/CILDesarrollo del ProcesoDeclinar o EsforzarseSSS> 2 g/t< 2 g/tNoNoSNoNoA continuacin veamos un diagrama de flujo que nos ayude a formarnos una idea cabal del procesamiento de menas aurferas12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 59Mineral de MinaChancadoAglomeracin Molienda Gravedad AmalgamacinLix. Pila Lix. Vat FlotacinOxidacinPrecipitacin AdsorcinCIL LixiviacinCIP CCWRe-extraccinElectrlisisFundicinMerrill-CroweEl estudio del proceso de tratamiento de menas aurferas debe encaminarse a tres niveles:Estudio a nivel de laboratorio.Estudio a nivel de planta piloto, yEstudio a escala industrial.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 60LIXIVIACIN POR AGITACINUtilizado para tratar menas de Au y Ag de ley econmica al proceso. Estas menas deben contener oro fino, liberable durante la molienda, generalmente bajo -m150 a un 60 a 90 % -m200, bajo contenido de cianicidas, la densidad de pulpa se ajusta a 40 50% de slidos y velocidad de asentamiento aceptable en los espesadores. Las ventajas del proceso de lixiviacin por agitacin son:Altas recuperaciones del metal valioso.Tiempo de lixiviacin relativamente corto.Permite utilizar los mtodos de adsorcin del oro CIP, CIL y CILO.Una desventaja de este mtodo es los altos costos de operacin e inversin, debido a la cantidad de equipos y operaciones a efectuar12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 61Mineral de MinaChancadoCribadoMoliendaClasificacinRelave de AmalgamacinRelave de Conc. GravimtricaLixiviacin por AgitacinLavado en Contra CorrienteSolucin rica RelaveLa agitacin de la pulpa que rebosa del clasificador o descarga del espesador 1, tiene por objeto completar la disolucin del oro por el ataque con cianuro, para lograr la extraccin deseada. El tiempo de agitacin en los agitadores vara en un rango de 6 a 48 horas, siendo mayor para menas de plata. Para prevenir el cortocircuito de la pulpa, es aconsejable trabajar por lo menos con tres agitadores en serie, en vez de un agitador grande y tener uno de reserva o stand-by para emergencia o reparacin. Comnmente se utilizan tres tipos de agitadores:Mecnicos (Denver, devereux, turbo, etc.).Neumticos (Pachuca, parral, etc.)Neumtico-mecnicos (Door).12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 62Nido dehidrociclonesMolino debolasSumideroBombaEspesadorTanque delixiviacin40 a 50 % de slidosAlimentofresco .....TANQUE PACHUCAAGITADOR DENVER12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 63Molino debolasMolino debolasAlimentoClasificadorde rastrillosCircuito de flotacinMolinoAmalgamadorFiltro de discosAgua claraSolucinlixivianteSolucinricaEspesadoresLixiviacin en super-agitadoresDENVEREspesadores de lavado encontra-corrienteSolucin ricaa extraccinRelaveRelaveFiltro deDiscosEspesadores CCDSolucin ricaa extraccinLixiviacin en agitadores AirliftEspesadorCircuito de flotacinRelaveConc.AuJigClasificadorde RastrillosAlimentoConc. A descarteRelave12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 64Alimento frescoNaCN CalAireHidrociclnBombaSumideroMolino de bolasEspesadorCircuito de lixiviacinCircuito de lavado en contracorriente CCD o CCWRelaveAgua frescaSolucin a Recuperacin de Au Relave12345BALANCE DE MATERIALES EN UN CIRCUITO CCD12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 65Pulpa Lix1234( )a aY D( )1 1 Y D( )2 2Y D( )3 3 Y D( )'d dY L( )'2 2 Y L( )'3 3 Y L( )'4 4 Y L( )'w w Y LAgua FrescaRelave( )d dY D12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 66LIXIVIACIN POR PERCOLACINEl proceso de lixiviacin con cianuro por percolacin previa trituracin se puede llevar a cabo por:Lixiviacin en vato batea (vatleaching).Lixiviacin en pila (heap leaching).Lixiviacin en botaderos (Dump leaching).12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 67PREPARACION DEL MINERALEl mineral se debe chancar al 100%, al tamao deseado que puede ser: 100 % - 1"; 100 % - " ; 100 % - 1/2"; 100 % - 3/8" y se puede lograr:Condos etapas de trituracin se puede lograr hasta 100% -1/2 Para lograr 100% -3/8 se requiere tres etapas de chancado.La cal, se debe aadir en conformidad con la prueba metalrgica para neutralizar la accin de los cidos,habitualmentese dosifica en seco durante el chancado.Los minerales con alto contenido de arcilla son difciles de tratar debido a los problemas de porosidad y permeabilidad del lecho, aglomerar. Para superar los problemas de porosidad y permeabilidad seaglomera el mineral con cal y cemento, Para facilitar una buenapercolacin de la solucin lixiviantese debe aglomerar con5 kg de cal o cemento por TM de mineral y 8 a 10% de humedad12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 68CIANURACIN POR PERCOLACIN EXPERIMENTAL12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 69LIXIVIACIN EN BATEA O VAT LEACHINGLa lixiviacin en bateas o tinas (vat) fue utilizado desde inicios del siglo pasado para el tratamiento de menas con oro y plata, el cual fue abandonado por los aos de 1930. Se le considera como el precursor de la lixiviacin en pilas. En sus inicios el proceso fue llevado a cabo en tanques circulares de madera o acero con un dimetro de 3 a 5 veces su altura, el mismo que tena un falso fondo de madera.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 70 Lixiviacin en bateas es esencialmente una pila de lixiviacin inundada con la solucin y el mineral contenido en un estanque u otro embalse impermeabilizado adecuadamente. Su aplicacin se limita a la lixiviacin de materiales inusuales que no responden bien a la lixiviacin en pila o lixiviacin en botadero, pero no requieren de molienda para la liberacin de oro, por ejemplo, xido de baja ley/Minerales de libre molienda con la mayora del oro presente en forma de partculas gruesas. Se trata de un proceso opcional raramente utilizado debido a los costos de operacin generalmente superiores a los sistemas de lixiviacin en pila y por agitacin.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 71Las principales caractersticas que deben tener las menas para el tratamiento en bateas son:Mena con contenido de oro lixiviable por el cianuro.Mena con partculas de oro fino y laminar.Mena porosa y permeable.Mena libre de material carbonoso.Mena relativamente libre de cianicidas.La lixiviacin en batea tiene cuatro etapas:Preparacin de la mena o mineral con oro.LixiviacinRecuperacin del oro.Depositacin del relave.La lixiviacin en bateas se pueden dividir en tres tipos desde el momento en que se introdujo en el mundo de la minera:batea inicial batea tradicional ybatea continua.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 72Batea continua: Donde durante este proceso de fluidifizacin del material, este alcanza un equilibrio hidrulico. La Jig batea de lixiviacin continua Mackie12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 73 Expansin del lecho. Hay una separacin uniforme entre las partculas en cada pulsacin. Al comienzo del primer ciclo, las partculas tratan de tomar una posicin de acuerdo a su tamao de manera que el equilibrio se puede obtener en los primeros momentos. En el lecho al inicio de la fluidizacin la porosidad es un poco ms grande que en un lecho relleno o empacado, y en realidad corresponde al estado ms lento de un lecho empacado. Percolacin. Las partculas finas pueden causar problemas, ya que pueden comportarse como un barro que absorbe la solucin de cianuro y haciendo difcil el movimiento de la cama. Friccin Interior entre las partculas. El ngulo de reposo puede ser modificado en cada pulsacin y las partculas gruesas pueden verse afectadas. Por lo tanto, el movimiento de las partculas gruesas est directamente influenciado por las fuerzas de la gravedad. La distribucin de tamao de las partculas en funcin de la altura est estrechamente relacionada con la distribucin de la porosidad en los lechos. Burbujeo. La solucin dentro del mineral tiende a crear discontinuidad durante cada pulsacin produciendo un movimiento algunas veces no continuos. Elevacin hidrulica. Es necesario presiones apropiadas que permitan mover el mineral y, por consiguiente mezcla de la solucin y el mineral de manera uniforme. Esta presin est influenciada por la altura del depsito de solucin. Tasa de exposicin. El material grueso requiere ms tiempo y, por tanto, es necesario repetir varias veces cada ciclo (es decir, el tanque de solucin se descarga de forma continua). Otro factor a considerar es la profundidad del lecho.La fluidizacin se ve influenciada por los factores siguientes:12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 74 Alta y rpida recuperacin debido a la alta tasa de lixiviacin. Aglomeracin no es necesario (solo cuando la mena es arcillosa). Flexibilidad para la ubicacin de la planta. Bajo consumo de energa. El mantenimiento tiene un costo bajo. Las partculas de oro grueso se puede recuperar por gravimetra antes de lixiviacin. Residuos se lava y se desintoxica de manera eficiente. No hay problemas con la evacuacin de residuos mineros.La batea continua de lixiviacin ofrece las siguientes ventajas:12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 75Solucin cargadaSolucin cargadaMineral aurferoMineral aurferoMineral aurferoAB CTambin necesita aglomeracin de los finos o de relaves12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 76LIXIVIACIN EN PILAEn la hidrometalurgia del oro uno de los mtodos o procesos que mayor desarrollo ha tenido en estos ltimos aos es la lixiviacin en pila, que significa lixiviar menas que han sido minadas trituradas o noy transportadas a plataformas impermeables para lixiviacin por regado o inmersin y percolacin de la solucin a travs de la mena apilada.Este sistema permite explotar menas de baja ley al ms bajo costo de operacin y de mejor control de la contaminacin medio ambiental, pero la decisin de elegir este mtodo ser adoptado despus de un riguroso anlisis del comportamiento metalrgico del mineral, determinando adecuadamente en pruebas de laboratorio y constatado a nivel de planta piloto. Bsicamente, hay tres tipos diferentes de sistemas de lixiviacin en pilas que pueden ser utilizados:Sistema de lixiviacin en Pila removible (RH).Sistema de lixiviacin en Pila Permanente(PH).Sistema de lixiviacin en Pila Celular (CH).12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 77PILA DE LIXIVIACIN13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 78DETALLE DE LA CONSTRUCCIN DEL PADLa lixiviacin en pilas es un proceso hidrometalrgico de disolucin del oro nativo y plata mediante un solvente adecuado, - en este caso solucin de cianuro de sodio - de una mena chancada , sin molienda previa, la cual ha sido acopiada formando una pila de una altura determinada en un piso impermeabilizado (comnmente denominado Pad). Este piso tiene una pendiente dirigida hacia una canaleta de recoleccin de la solucin de lixiviacin. La pila se riega por aspersin mediante una serie de tuberas en las cuales se instalan los rociadores. La solucin de cianuro y lechada de cal, al atravesar el lecho de mena, va disolviendo al oro y a la plata.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 79ESQUEMA DEL PROCESO DE LIXIVIACIN EN PILA La lixiviacin en pilas es una tecnologa que presenta caractersticas muy positivas para la recuperacin del oro y plata sin embargo, nunca debe olvidarse que hay otras tcnicas alternativas que no deben de dejarse sin investigar. Puesto que, tomar a priori una decisin de elegir la Lixiviacin en Pilas puede constituir un error de gran alcance12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 8012/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 81Relacin entre el grado de chancado y la recuperacin, cintica y percolabilidad.Relacin entre el consumo versus recuperacin y concentracin de reactivo.Influencia y condiciones de curado y aglomerado sobre la cintica y la recuperacin.En el estudio metalrgico es de importancia extrema, evaluar entre otros aspectos lo siguiente:Curvas de la cintica de recuperacin.Concentracin de especies en las soluciones obtenidas.Influencia de la altura de la pila.pH de trabajo.Control de impurezas y manejo de descartes y desmonte o relave.Influencia de la recirculacin a la pila de soluciones tratadas en la Planta de Recuperacin (cementacin, electrodeposicin, etc.).Evaluacin de :12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 82En el mtodo de lixiviacin en pila, para obtener recuperaciones aceptables, las menas deben reunir las siguientes caractersticas:El tamao de partcula de oro y plata deben ser extremadamente pequeas.Estas partculas deben reaccionar con el cianuro acuoso, debido a la porosidad natural de la mena o como resultado del chancado para aumentar la superficie expuesta.Las menas deben ser pobres en cianicidas (sulfuros o sulfosales de Sb, Zn, Fe, Cu, As, minerales de Cu).Estar exentas de materiales carbonceos los cuales pueden adsorber los cianuros de oro y plata, disminuyendo la extraccin.Las menas no deben contener una excesiva cantidad de arcillas, que puedan impedir la percolacin de las soluciones disminuyendo el contacto metal-solucin.12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 83 El tamao de partcula de oro y plata deben ser extremadamente pequeas. Estas partculas deben reaccionar con el cianuro acuoso, debido a la porosidad natural de la mena o como resultado del chancado para aumentar la superficie expuesta. Las menas deben ser pobres en cianicidas (sulfuros o sulfosales de Sb, Zn, Fe, Cu, As, minerales de Cu). Estar exentas de materiales carbonceos los cuales pueden adsorber los cianuros de oro y plata, disminuyendo la extraccin. Las menas no deben contener una excesiva cantidad de arcillas, que puedan impedir la percolacin de las soluciones disminuyendo el contacto metal-solucin.Para obtener recuperaciones aceptables utilizando la lixiviacin en pila, las menas deben reunir las siguientes caractersticas:12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 84TIPO DE PILASLos tipos de pilas ms usados son:Pila permanentePila renovablePila celular12/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 85PILA PERMANENTEDenominadas tambin de piso desechable, es aquella en que la mena chancada o no chancada se amontona o se apila sobre un lecho impermeable en elevaciones de 5 a 8 m hasta una altura final de pila de 15 m. La solucin lixiviante es generalmente irrigada en la superficie superior de la pila por un periodo fijo de tiempo y causar la percolacin hacia abajo a travs de toda la pila. La ventaja de este sistema es que la mena es lixiviada hasta el final de la operacin, es decir que no se retira el ripio del piso una vez completada la lixiviacin.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 86PILA PERMANENTEVENTAJASEste sistema de lixiviacin se aplica a menas de muy baja ley, que tienen una baja recuperacin y una cintica de lixiviacin muy lenta. Tambin se utiliza en la lixiviacin secundaria de ripios. Para su construccin es necesario contar con amplias reas de terreno.Entre las caractersticas se puede mencionar que se disean pilas altas para lograr una alta densidad de carga por m2de pila. Se cargan capas sucesivas de mena, dependiendo su altura de las necesidades de aireacin (oxigenacin) del mineral en el interior de la pila. Se utiliza para menas de alta granulometra coma para baja granulometra y de alta resistencia mecnica.DESVENTAJAS1. Su eficiencia de lixiviacin u consumos de reactivo a menudo son relativamente pobres.2. Estas pilas generalmente ocupan grandes reas de terreno. Esto da como resultado altos costos en descargado, en construccin del piso y aspersin de la solucin y contaminacin con agua de lluvia en los reservorios.3. El consumo de agua puede ser alto debido a las prdidas por evaporacin en el regado por aspersin.4. Las operaciones de lixiviacin son dificultosas bajo condiciones climticas fras.5. El lavado de soluciones ce lixiviacin contaminadas de la pila despus de alcanzar la altura final es dificultoso, lento y caro. La infiltracin de agua de lluvia puede causar efluentes contaminados al escurrir de la pila por aos.6. Inventarios grandes de oro son bloqueados en las menas no lixiviadas y soluciones cargadas en esta pila por largos periodos de tiempo.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 87PILA RENOVABLEDenominada tambin pila de piso reutilizable. En este mtodo de lixiviacin, la mena minada es transportada a la planta de chancado, donde es triturada y luego apilada sobre un piso impermeable a una altura de 3 a 5 m y lixiviada mediante percolacin descendente de soluciones de cianuro dbiles por un periodo de 20 a 35 das. El relave o mena agotada puede ser sometida a un ciclo de lavado con agua y despus ser transportada a una pila de relaves y luego reemplazada con mena fresca. Se aplica a minerales de baja ley, de alta recuperacin, con una cintica alta de lixiviacin. Se utiliza en lixiviacin primaria de menas. Entre las caractersticas podemos mencionar que se disean pilas relativamente bajas para permitir una rpida carga descarga del material, generalmente hasta unos 3 metros de altura. Es aplicable para menas de baja granulometra. La altura se define por el sistema de carga y por las concentraciones que se quieran obtener en las soluciones finales. En este sistema seobtiene una mejor aireacin (oxigenacin) en el interior de la pila.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 88MINAPREPARACIN MECNICADEL MINERALPILA EN CARGA PILA EN LIXIVIACIN PILA EN DESCARGAPlanta de procesoEstanque de solucin ricaEstanque de solucin pobrePila de relaveOroSolucin LixivianteVENTAJAS Y DESVENTAJASLa principal ventaja de este sistema es que puede tener un alto grado de control y uniformidad sobre la lixiviacin y lavado, propiciando que toda el rea del piso impermeable sea utilizable. Esto significa que la mxima recuperacin econmica puede alcanzarse con un consumo mnimo de reactivos de lixiviacin (cal y cianuro). Sin embargo, alguna menas requieren un periodo largo de lixiviacin (arriba de 120 das) para alcanzar su mxima recuperacin econmica y/o pueden ser lentas en el lavado, las buenas recuperaciones y el buen lavado son a menudo no alcanzables por este sistema.La principal desventaja de estos sistemas de lixiviacin es que ellos generalmente tienen costos de operacin y capital relativamente altos. El piso impermeable para lixiviar, el equipo de apilamiento, el piso impermeable para la pila de relaves (ripios) y los reservorios de agua de lluvia contaminada y facilidad de tratamiento son tems de alto costo de capital.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 89LOS REQUERIMIENTOS Y CONSIDERACIONES INVOLUCRADAS EN EL DISEO DEL PISO REUTILIZABLELos requerimientos y consideraciones involucradas en el diseo del piso reutilizable son los siguientes: Necesita prediccin de ciclos de lixiviacin cortos. Necesita mena de lixiviabilidad consistente. Necesita terreno llano limitado. Necesita lugar disponible para disposicin de mena agotada. Necesita cobertura durable altamente resistente al medio ambiente. Puede tolerar clima rido a equilibrado. Permite cubrir la pila en climas hmedos debido a su rea activa limitada. Requiere estanques ms pequeos debido al impacto limitado de sucesos de inundacin. Requiere de doble manipuleo del material.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 90PILA CELULAR Este mtodo de lixiviacin en pila celular fue patentada el 2 de julio de 1985 por P.H. Johnson. Combina los atributos de cada uno de los otros sistemas para dar un sistema medio ambiental seguro, eficiente y de bajo costo. La lixiviacin en pila celular consiste de la formacin de una pila alta multi-capa con una estructura celular interna. En las celdas de la capa superior de la pila ocurre una intensa, uniforme y lixiviacin controlada, lavado y neutralizacin. Todas las capas de las celdas subyacentes estn inactivas y reciben solamente una pequea cantidad de infiltracin de lluvia desde las reas laterales de la pila. Las capas de la celda estn separadas por un forro impermeable de PVC 20-mil y las celdas estn delineadas por bermas de cascajo cubierto de PVC sobre la parte superior y fondo de las celdas.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 91MTODO DE LIXIVIACIN EN VALLE O BOTADERO El mtodo de lixiviacin en valle o botadero, para el caso de oro, involucra la preparacin y colocado de la mena hacia atrs de una estructura de retencin. La lixiviacin de la mena es realizada con un subsecuente levante de inclinacin progresiva. La mayora de la mena permanece en contacto con la solucin lixiviante durante la operacin. Al trmino de la lixiviacin, la mena es dejada en el lugar, acomodada similar a un botadero de roca de desmonte.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 92Planta deprocesoSolucin pobreMinaMineral de bajaley de OroDique de contencinReactivosOroReceptor de lasolucin ricsDesde el punto de vista del sistema de funcionamiento y configuracin de las pilas renovables o permanentes, pueden adoptar las siguientes configuraciones:Pilas unitarias.Pila dinmica.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 93Estanque desolucin ricaEstanque de solucin pobreMineral deMinaConminucin primariadel mineralDESCARGA LAVADOOPERANDOO ACTIVAACTIVAEN PREPARACINO FUTURAPLANTA DE PROCESOSOROMineral trituradoDIMENSIONAMIENTO DE UNA PILA El dimensionamiento de una pila es una funcin simple de la capacidad de tratamiento, es decir, del tonelaje de mena a tratar. Es importante tener en cuenta las siguientes consideraciones: Peso especfico o gravedad especfica aparente, bajo las condiciones granulomtricas de carga a la pila. Altura de la pila, determinada en el laboratorio y de acuerdo con los equipos disponibles para su apilamiento y descarga. Angulo de reposo de la mena, bajo las condiciones de carga a la pila.13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 9413/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 95Para el dimensionamiento de una pila unitaria, se considera como forma normal de la pila a un tronco de pirmide, cuyo volumen se expresa como: VAPx AxB axb AxBxaxb=+ + ( )3

Donde: AP = Altura de la pila. A x B=rea inferior de la pila (base)a x b=rea superior de la pila (corona) Por trigonometra, de la figura 3.30, obtenemos la siguiente relacin: tg ==APA axAPA a22

Y arreglando, tenemos: A axAP = 2tg Siconsideramosquelapilaesdebasecuadrada,nospermiteconcluirquesusladosson iguales, es decir, A=B y a=b, por lo que la ecuacin (3.84) se reduce a: VAPx A a Axa=+ + ( )2 23

Porotraparte,elvolumendemenaatratarenlapilaunitariaestdadoporlasiguiente ecuacin: VTa= Donde T=Es el tonelaje a tratar en la pila, en toneladas mtricas. a =Es el peso especfico aparente de la mena, t/m3. =Es el ngulo de reposo del mineral o mena, en grados. AP =Altura de la pila, en m. Paradeterminarlanecesidaddecarpetaopisoimpermeable,esimprescindibleconocerlas dimensionesdelabase,esdecirA,enestecaso.Reemplazandoenlaecuacin(3.87),los valores de a y a2obtenidos de la ecuacin (3.85) y simplificando se obtiene: VAPx AxAxAP xAP= +

((336 4222tg tg

Utilizandoelvalordelvolumendadoporlaecuacin(3.88),reemplazandoenlaecuacin (3.89) y reacomodando, se obtiene: AAP APxT APxAP= 2 423 tg tg Paraladeterminacincuantitativadelasuperficiemediadelapila,correspondientealrea mediaderiego,segnsemuestra enlafigura3.31,esnecesariorecurriralaexpresindela mediana, es decir: MA a=+2

Por lo tanto, la superficie media de riego se expresa como: ( )SA am =+24

Ma13/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 9613/06/2011 MSc. Ing. Nataniel Linares Gutirrez 97