la tecnologia del oro
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PROCESOS II (MINERALES NO METALICOS)
TECNOLOGIA DEL ORO
Definición:
Oro, su simbolo químico es Au (del latín Aurum) y junto con la plata y el platino pertenece al grupo de los metales nobles , es decir, resistentes a la acción del agua y del oxigeno del aire, así como a la de gran numero de compuestos químicos.
El oro se encuentra en la naturaleza en las vetas de cuarzo y en los depósitos de aluviones secundarios como metal en estado libre o combinado. Está distribuido por casi todas partes aunque en pequeñas cantidades, ocupando el lugar 75 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Casi siempre se da combinado con cantidades variables de plata.
Su numero atómico es 79; su masa atómica es 179.2 y su peso especifico 19.32 gr/ cm3.
Es inalterable frente a los agentes atmosféricos y solo es atacable por muy pocos agentes químicos, como el cloro, el bromo, el agua regia (mezcla de tres partes de HCl y una de HNO3, que en frío disuelve el oro y, en caliente, el platino), el mercurio y el cianuro de sodio en presencia de oxigeno.
Propiedades:
La densidad del oro es 19,3 veces la del agua a 20ºC (68ºF), tal que 1 m3 de oro pesa cerca de 19 000 kg (1 pie3, unas 1200 libras). Las masas del oro, al igual que otros metales preciosos, se miden en la escala Troy, la cual contiene 12 onzas por libra. Se funde a 1063ºC (1947.97ºF) y ebulle a 2970ºC (5180ºF). Es algo volátil por debajo de su punto de ebullición. Es un buen conductor de calor y electricidad. Es el metal más dúctil y maleable. Pueden hacerse láminas transparentes, con espesor de 0.00001 mm con facilidad o estirarlo en alambres con pesos de 0.5 mg/m.
Su calidad se expresa en la escala de finura como partes de oro puro por mil partes de metal total, o en la escala de quilate como partes de oro puro por 24 partes de metal total. El oro se disuelve con facilidad en mercurio para formar amalgamas. Es uno de los metales menos reactivos
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químicamente. No pierde lustre, ni se quema al aire. Es inerte en soluciones fuertemente alcalinas y en todos los ácidos puros, menos el ácido selénico.
GeneralNombre, símbolo, número Oro, Au, 79Serie química Metales de transiciónGrupo, periodo, bloque 11, 6 , dDensidad, dureza Mohs 19300 kg/m 3 ; 2,5
Apariencia Amarillo metálico
Propiedades atómicasMasa atómica 196,96655 uRadio medio† 135 pmRadio atómico calculado 174 pmRadio covalente 144 pmRadio de Van der Waals 166 pmConfiguración electrónica [Xe]4f145d106s1
Estados de oxidación (óxido) 3, 1 (anfótero)Estructura cristalina Cúbica centradaen las carasPropiedades físicasEstado de la materia SólidoPunto de fusión 1337,33 K (1064,33°C)Punto de ebullición 3129 K (2856°C)Entalpía de vaporización 334,4 kJ/molEntalpía de fusión 12,55 kJ/molPresión de vapor 0,000237 Pa a 1337 KVelocidad del sonido 1.740 m/s a 293,15 KInformación diversaElectronegatividad 2,54 (Pauling)Calor específico 128 J/(kg·K)Conductividad eléctrica 45,5 × 106/m ΩConductividad térmica 317 W/(m·K)1º potencial de ionización 890,1 kJ/mol2º potencial de ionización 1980 kJ/molIsótopos más establesiso. AN Periodo de semidesintegración
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197Au 100% Au es estable con 118 neutronesValores en el SI y en condiciones normales(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.†Calculado a partir de distintas longitudesde enlace covalente, metálico o iónico.
Isótopos:
Sólo existe un isotopo estable del oro. Existen 18 radioisótopos siendo 195Au el más estable con un período de semidesintegración de 180,1 días.
Compuestos:
El oro puede tener valencia 1+ o 3+ en sus compuestos. La tendencia a formar complejos es tan fuerte que todos los compuestos de oxidación 3+ son complejos. Los compuestos del estado de oxidación 1+ no son muy estables y tienden a oxidarse al estado 3+ o reducirse a oro metálico. Todos los compuestos de cualquier estado de oxidación se reducen con facilidad. En sus complejos el oro forma enlaces más fácilmente y más estables con los halógenos y el azufre, menos estables con oxígeno y fósforo y muy débiles con nitrógeno. Los enlaces entre oro y carbono son normalmente estables, como en los complejos de cianuro y varios compuestos orgánicos.
El tricloruro de oro (AuCl3) y el ácido cloroáurico (HAuCl4) son algunos de los compuestos más comunes de oro.
A pesar de ser un metal noble puede formar muchos compuestos. Generalmente el oro presenta los estados de oxidación 1+ ó 3+. Los complejos que forma suelen tener bajos índices de coordinación y muestra una alta tendencia a la linealidad: L-Au-L.
Forma el óxido de oro (III), Au2O3, existen los halogenuros en los estados de oxidación 1+ y 3+, así como complejos de oro en el estado de oxidación 1+, 3+. También existen algunos complejos raros de oro en los estados de oxidación 2+ y 5+.
También forma cúmulos de oro (compuestos cluster). En este tipo de compuestos hay enlaces entre los átomos de oro. A algunos de estos compuestos se les denomina "oro líquido".
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Metalurgia Del Oro:
El oro es un metal inactivo, por lo que se encuentra en su mayor parte en estado natural. En ocasiones se encuentra como telururo de oro. Debido a su alta densidad, el oro metálico puede concentrarse en charolas. En esta operación, la arena y la grava que contienen oro se agitan con agua en una charola. Las partículas más ligeras se derraman y las densas pepas de oro permanecen en el fondo. El oro se concentra filtrando grava molida en una corriente de agua sobre una mesa de agitación ligeramente inclinada que contiene diversas barreras bajas.
Estas impiden el descenso de las partículas de oro mas pesadas pero permiten el paso de las partículas más ligeras. A continuación, se forma una aleación de oro con mercurio y se retira. En la etapa posterior se destila el mercurio dejando atrás el oro puro. El oro también se recupera de los lodos anódicos por purificación electrolítica del cobre. El oro es tan escaso que también se obtiene de minerales de bajo grado por el proceso de cianuro. Se hace burbujear aire a través de una mezcla agitada del mineral con una solución de NaCN. Esto ocasiona la oxidación lenta del metal y la formación de un complejo soluble.4Au(s) + 8 CN - (ac) + O2(g) + 2 H2O(l) 4[Au (CN)2] - (ac) + 4 OH- (ac)
El oro libre puede regenerarse a continuación por reducción de [Au (CN)2] - con zinc después de filtración o por reducción catalítica. El oro en la historia de la humanidad. El oro ha tenido desde la Antigüedad una gran importancia para el hombre y ya fue utilizado como patrón del valor en el segundo milenio A.C. La relativa facilidad de su obtención, su inalterabilidad y su fácil manejo han hecho del uno de los metales mas preciados. En la antigüedad, el oro se utilizo principalmente con fines ornamentales y de culto. Las primeras monedas acuñadas en este metal datan del 600 A.C. A partir del Renacimiento, el oro adquirió el papel de reserva monetaria, y se empezó a almacenar en lingotes.
A lo largo de la Historia, el oro, metal duradero y noble que mantiene su lustre indefinidamente y es de difícil falsificación, se ha utilizado como medio de intercambio.
En la actualidad, cerca del 90% de la producción mundial se destina a los fondos de reservas oficiales de los diferentes países, mientras que el 10% restante es empleado en joyería, la industria, la química y la odontología.
Los más importantes yacimientos se hallan en la República de Sudáfrica (cerca de Johannesburgo); con mas del 50% de la producción mundial, la ex Unión Soviética (Urales), Canadá y Estados Unidos. Como dato curioso, podemos mencionar que gran parte de las reservas mundiales de este metal se encuentran almacenadas en Fort Knox, Kentucky (Estados Unidos).
Aleaciones
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El oro puro o de 24k es demasiado blando para ser usado normalmente y se endurece aleándolo con plata y/o cobre, con lo cual podrá tener distintos tonos de color o matices. El oro y sus muchas aleaciones se emplean bastante en joyería, fabricación de monedas y como patrón monetario en muchos países.
El oro se conoce y se aprecia desde tiempos remotos, no solamente por su belleza y resistencia a la corrosión, sino también por ser más fácil de trabajar que otros metales y menos costosa su extracción. Debido a su relativa rareza, comenzó a usarse como moneda de cambio y como referencia en las transacciones monetarias internacionales. Hoy por hoy, los países emplean reservas de oro puro en lingotes que dan cuenta de su riqueza, véase patrón oro.
En joyería fina se denomina oro alto o de 18k aquél que tiene 18 partes de oro por 6 de otro metal o metales (75% en oro), oro medio o de 14k al que tiene 14 partes de oro por 10 de otros metales (58,33% en oro) y oro bajo o de 10k al que tiene 10 partes de oro por 14 de otros metales (41,67% en oro). El oro de 24k es muy brillante, pero es caro y poco resistente; el oro alto es el de más amplio uso en joyería, ya que es menos caro que el oro puro o de 24k y más resistente, y el oro medio es el más simple en joyería.
Debido a su buena conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, así como una buena combinación de propiedades químicas y físicas, se comenzó a emplear a finales del siglo XX como metal en la industria. En joyería se utilizan diferentes aleaciones para obtener diferentes colores, a saber:
Oro amarillo = 1000 g de oro amarillo tienen 750 g de oro, 125 g de plata y 125 g de cobre.
Oro rojo = 1000 g de oro rojo contienen 750 g de oro y 250 g de cobre.
Oro rosa = 1000 g de oro rosa contienen 750 g de oro, 50 g de plata y 200 g de cobre.
Oro blanco = 1000 g de oro blanco tienen 750 g de oro y 160 g de paladio y 90 g de plata.
Oro gris = 1000 g de oro gris tienen 750 g de oro, alrededor de 150 g de níquel y 100 g de cobre.
Oro verde = 1000 g de oro verde contienen 750 g de oro y 250 g de plata. El oro ejerce funciones críticas en computadoras, comunicaciones, naves espaciales, motores de aviones a reacción y otros muchos productos.
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Aplicaciones:
Su alta conductividad eléctrica y resistencia a la oxidación ha permitido un amplio uso como capas delgadas electrodepositadas sobre la superficie de conexiones eléctricas para asegurar una conexión buena, de baja resistencia.
Como la plata, el oro puede formar fuertes amalgamas con el mercurio que a veces se emplea en empastes dentales.
El oro coloidal (nanopartículas de oro) es una solución intensamente
coloreada que se está estudiando en muchos laboratorios con fines
médicos y biológicos. También es la forma empleada como pintura
dorada en cerámicas.
El ácido cloroaúrico se emplea en fotografía.
El isótopo de oro 198Au, con un periodo de semidesintegración de
2,7 días, se emplea en algunos tratamientos de cáncer y otras
enfermedades.
Se emplea como recubrimiento de materiales biológicos permitiendo
ser visto a través del microscopio electrónico de barrido (SEM).
Se emplea como recubrimiento protector en muchos satélites debido
a que es un buen reflector de la luz infrarroja.
En la mayoría de las competiciones deportivas es entregada una
medalla de oro al ganador, entregándose también una de plata al
subcampeón y una de bronce al tercer puesto.
Se ha iniciado su uso en cremas faciales o para la piel.
Se utiliza para la elaboración de flautas traveseras finas debido a
que se calienta con mayor rapidez que otros materiales facilitando la
interpretación del instrumento.
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El oro se conoce y aprecia desde tiempos remotos, no solamente
por su belleza y resistencia a la corrosión, sino también por ser más
fácil de trabajar que otros metales y más fácil de obtener. Debido a
su relativa rareza, comenzó a usarse como moneda de cambio y
como referencia en las transacciones monetarias internacionales
(Patrón oro). La unidad para medir el peso del oro es la onza troy,
que equivale a 31,1 g.
La mayor parte del oro producido se emplea en la acuñación de
monedas y en joyería (véase Metalistería). Para estos fines se usa
en aleación con otros metales que le aportan dureza. El contenido
de oro en una aleación se expresa en quilates. El oro destinado a la
acuñación de monedas se compone de 90 partes de oro y 10 de
plata. El oro verde usado en joyería contiene cobre y plata. El oro
blanco contiene cinc y níquel o platino.
El oro también se utiliza en forma de láminas para dorar y rotular. El
púrpura de Cassius, un precipitado de oro finamente dividido e
hidróxido de estaño (IV), formado a partir de la interacción de cloruro
de oro (III) y cloruro de estaño (II), se emplea para el coloreado de
cristales de rubí. El ácido cloráurico se usa en fotografía para
colorear imágenes plateadas. El cianuro de oro y potasio se utiliza
para el dorado electrolítico. El oro también tiene aplicaciones en
odontología. Los radioisótopos del oro se emplean en investigación
biológica y en el tratamiento del cáncer.
Se emplea para fabricar monedas y es el patrón del sistema
monetario de muchos países.
Se utiliza en joyería y decoración. Para ello suele estar aleado con
otros metales, principalmente: plata y cobre.
Se usa en odontología.
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Se emplea en electrónica.
Se emplea para recubrir satélites artificiales ya que es un buen
reflector de la radiación infrarroja y es bastante inerte.
El ácido cloroaúrico, AuHCl4, formado al tratar oro con agua regia se
utiliza en fotografía.
El orotiomalato de disodio se administra intramuscularmente para el
tratamiento de la artritis.
El isótopo 198Au se emplea para el tratamiento del cáncer.
Proceso Productivo:
El proceso de obtención de oro consiste en varias etapas de
separación química y física. Estas separaciones son inicialmente de tipo
mineralúrgico, incluyendo una etapa inicial de trituración y molienda y varios
tamizados. A continuación se llevan a cabo etapas de flotación y
concentración. A partir de aquí se pueden obtener dos productos: un
concentrado de oro y un concentrado de cobre. El estéril de la flotación se
disuelve con cianuro sódico de forma que el cobre y el oro forman una serie
de complejos químicos que posteriormente se introducen en una etapa de
adsorción con carbón activo, conocido como proceso CIL, en el cual los
complejos de oro son retenidos selectivamente respecto a los de cobre. La
regeneración del carbón permite recuperar los complejos de oro retenidos y
obtener finalmente el oro por electrolisis y fundición.
El oro puede encontrarse en estado nativo en forma de pepitas, en el agua del mar o en los barros anódicos del procesado del cobre. Para obtener el metal a partir de los minerales se sigue el siguiente proceso: Se muele el mineral y se arrastra con agua para separar las partículas de oro
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(más densas) del resto, estas partículas se amalgaman con mercurio y se lava con agua para arrancar las impurezas. Posteriormente se destila el mercurio de la amalgama a 600 ºC y queda oro con riqueza del 70 %. Después se refina por electrólisis o pasando una corriente de cloro por el fundido de oro bruto (obtenido anteriormente con el 70 % de riqueza).
Productores Mundiales De Oro
Ranking PaísProducción 2006
( en toneladas métricas de oro fino )
1 Sudáfrica 275,1
2 Estados Unidos 251,8
3 Australia 244,0
4 China 226,9
5 Perú 225,8
6 Rusia 152,6
7 Canadá 104,2
8 Uzbekistán 86,0
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Papel Biológico
El oro no es un elemento esencial para ningún ser vivo. Algunos
tiolatos (o parecidos) de oro (I) se emplean como antiinflamatorios en el
tratamiento de la artritis reumatoide y otras enfermedades reumáticas. No
se conoce bien el funcionamiento de estas sales de oro. El uso de oro en
medicina es conocido como crisoterapia.
La mayoría de estos compuestos son poco solubles y es necesario
inyectarlos. Algunos son más solubles y se pueden administrar por vía oral.
Este tratamiento suele presentar bastantes efectos secundarios,
generalmente leves, pero es la principal causa de que los pacientes lo
abandonen.
El miedo irracional al oro es la crisofobia, que no hay que confundir
con su variante, la aurantrofobia (miedo al dinero).
Proceso de Obtención del Oro
2. Producción, transporte y almacenamiento de cianuro
Se estima que la producción anual de cianuro de hidrógeno en todo el mundo es de 1,4 millones de toneladas métricas, de las cuales sólo 13% se utiliza en la producción de reactivos para procesar oro. El 87% restante
NaCN
TRITURACION
LIXIVIACION
OxigenoPRECIPITACION
NaAu(CN)2
REFINACION
Por Merril CrowelPor Carbón Activado
Au (50- 75%)
Au (50- 75%)
Au 0.001%
Cloración, fundición y electro purifiación
Au (99.9%)
EXTRACCION Cal
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se utiliza en las industrias para producir plástico, adhesivos, productos químicos retardantes de la combustión, cosméticos, productos farmacéuticos, en el procesamiento de alimentos y como aditivo antiaglutinante en la sal de mesa (*)
El cianuro utilizado en minería, se fabrica y se distribuye en distintas formas físicas y químicas, como por ejemplo, briquetas y escamas de cianuro y cianuro líquido. El cianuro de sodio se comercializa en briquetas y líquido, mientras que el cianuro de calcio se comercializa en forma de escamas y líquido. La fuerza de los reactivos de cianuro es de 98% en las briquetas de cianuro de sodio, 44-50% en las escamas de cianuro de calcio, 28-33% en el cianuro de sodio líquido y 15-18% en el cianuro de calcio líquido.
La elección del reactivo está generalmente sujeta a disponibilidad, medios de transporte, la distancia de las minas y el costo. Las operaciones de gran escala que se encuentran cerca de las instalaciones de producción suelen usar cianuro líquido. Las operaciones de menor tamaño, en cambio, utilizan cianuro sólido, más que nada por el riesgo que implica transportar líquido por distancias muy largas y por el costo que eso genera.
El cianuro líquido se transporta a las minas por camiones tanque (cisterna) o vagones tanque y se lo descarga en tanques de almacenamiento. El tanque del camión o el vagón puede tener una o dos paredes de separación, y la ubicación y el diseño del equipo de descarga varía según el tipo de vehículo utilizado.
Las briquetas de cianuro o las escamas de cianuro se transportan a las minas en tambores metálicos, bolsas de plástico, cajas y contenedores ISO. El equipo que se utiliza para disolver el cianuro en las minas se diseña de acuerdo a la forma en la que se embala o empaqueta el reactivo, para poder ofrecer las más altas medidas de seguridad. El pH de las soluciones que contienen cianuro en el momento de la disolución debe ser siempre mayor a 12 para evitar la volatilización de los gases tóxicos de cianuro de hidrógeno. La solución resultante es luego bombeada a tanques de almacenamiento antes de ser agregada al proceso.
La solución de cianuro es introducida en el proceso metalúrgico desde el tanque de almacenamiento en proporción a la masa de sólidos secos. La cantidad de cianuro agregada es constantemente controlada para mantener un nivel de cianuro óptimo según el mineral que esta siendo tratado.
Es obligatorio llevar un inventario de los reactivos de cianuro para poder mantener una continuidad en las operaciones y para limitar la frecuencia de las descargas que son consideradas operaciones críticas en materia de seguridad.
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Si bien las formas en las que se produce el cianuro varían, una vez que forma parte del proceso los métodos utilizados para recuperar oro son las mismas.
3. Preparación del mineral
La preparación del mineral es necesaria para que al ponerlo en contacto con la solución de cianuro permita una recuperación óptima de oro. El primer paso en la preparación del mineral es la trituración, que permite reducir el tamaño de sus partículas y liberar el oro para poder recuperarlo.
Con los minerales que contienen oro libre puede ocurrir que la lixiviación con cianuro no sea suficiente para recuperar el metal, debido a que se necesita mucho tiempo para liberar las partículas más grandes de oro. En estos casos, el mineral debe ser sometido previamente a un proceso de recuperación por gravedad para recuperar el oro libre antes de lixiviar con cianuro.
Las menas portadoras de minerales que contienen sulfuros, o carbonatos, requieren de un tratamiento adicional, aparte del de reducción de tamaño, antes de comenzar el proceso de recuperación de oro. La recuperación de oro de los minerales que contienen sulfuros es poco exitosa porque el cianuro tiende a lixiviar los minerales con sulfuros en lugar del oro y el cianuro es absorbido o consumido por la formación de tiocianato. Estos minerales son primero sometidos a procesos de concentración, tales como la flotación, y luego a otros procesos para oxidar los sulfuros, para así limitar su interacción con el cianuro durante la lixiviación. El proceso de oxidación, realizado antes de la lixiviación, evita que los minerales carbonáticos absorban el oro una vez solubilizado. A su vez, el proceso de lixiviación también debe ser modificado por la adición de carbón activado para absorber el oro.
4. Lixiviación con soluciones líquidas de cianuro
Cuando el oro es lixiviado con soluciones de cianuro se forma un complejo de cianuro y oro por el efecto del oxidante, como los complejos de oxígeno y cianuro. Estos complejos son muy estables y la cantidad de cianuro necesaria es mínima y no excede los requerimientos estequiométricos. En la práctica, sin embargo, la cantidad de cianuro utilizada en la lixiviación depende de la presencia de otros consumidores de cianuro y de la necesidad de lograr niveles de lixiviación adecuados.
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Las concentraciones de cianuro más comunes oscilan entre los 300 y los 500 mg/l (de 0.03 a 0.05% como NaCN) y dependen del tipo de mineral. El oro se recupera por lixiviación en pila o lixiviación por agitación.
En la lixiviación en pilas, el mineral es apilado en una plataforma forrada con una membrana impermeable. Para agregar el cianuro se rocía la pila con la solución de cianuro o se usa un sistema de riego por goteo. La solución de cianuro lixivia el oro del mineral, que es recolectado por la membrana impermeable y bombeado o transportado hacia las instalaciones de almacenamiento para su posterior procesamiento. Este sistema es muy práctico debido al bajo costo de inversión requerida, pero es un proceso lento y la eficacia de la extracción de oro es de entre 50 y 75%.
En el proceso de molienda convencional y lixiviación por agitación , la mena es triturada en molinos semi-autógenos o en trituradores de cilindros hasta convertirla en polvo. El mineral triturado se transporta por cinta a una serie de tanques de lixiviación donde se lo agita ya sea mecánicamente o por inyección de aire, para lograr un mayor contacto entre el cianuro y el oxígeno con el oro y mejorar el rendimiento del proceso de lixiviación. Luego, el cianuro disuelve el oro del mineral y forma un complejo estable de oro y cianuro.
El uso de compuestos de oxígeno o peroxígeno como oxidantes para reemplazar la utilización de aire mejora la lixiviación y reduce el consumo de cianuro, debido a la neutralización de algunas de las especies consumidoras de cianuro que se encuentran en el mineral triturado.
EL pH del mineral triturado aumenta a 10-11 si se utiliza cal en el circuito de lixiviación para asegurarse de que cuando se agregue el cianuro, no se facilite la aparición de cianuro de hidrógeno tóxico y que el cianuro quede en la solución para disolver el oro. El mineral triturado puede necesitar una preparación previa, como la oxidación, antes de agregar el cianuro.
En el proceso de recuperación se utiliza carbón activado, ya sea agregándolo directamente a los tanques durante el proceso de lixiviación o a los tanques luego de la lixiviación. El carbón absorbe el oro disuelto de los minerales formando una masa de sólidos más pequeña. Luego, el carbón es separado por zarandeo y es sometido a otros tratamientos para recuperar el oro que ha absorbido.
Cuando no se usa carbón para absorber el oro del mineral triturado, la solución que contiene oro debe ser separada de los componentes sólidos por filtrado o espesado. La solución que se obtiene, es tratada nuevamente (aparte del proceso de absorción del carbón) para recuperar el oro que contiene.
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Los residuos que quedan luego de recuperar el oro se denominan "material de residuo" o "material estéril". Estos residuos son filtrados para recuperar la solución, tratados para neutralizar o reutilizar el cianuro, o son enviados a las instalaciones de almacenamiento de residuos.
5. Recuperación del oro disuelto
El oro es recuperado de la solución por cementación con polvo de zinc o utilizando carbón activado, para luego proceder a la extracción por vía electrolítica. Para una cementación más eficiente es preciso utilizar una solución preparada por filtrado o decantación.
El proceso más económico es el que permite que el carbón activado absorba el oro disuelto, lo que solidifica el oro y facilita la posterior separación. En este proceso, las partículas de mineral deben ser menores a 100 mm mientras que las partículas de carbón deben tener un tamaño mayor a 500 mm. La absorción se consigue cuando el mineral entra en contacto con el carbón, proceso que puede realizarse mientras que el oro está en pleno proceso de lixiviación o luego de la lixiviación. El primero resulta más caro ya que la absorción es poco eficiente y el carbón en muy abrasivo y sucio.
En general, el carbón activado, en contacto con la pulpa, recupera más del 99,5% del oro en un período de entre 8 y 24 horas, dependiendo de la reactividad del carbón, la cantidad de carbón utilizada y el rendimiento de las mezcladoras utilizadas. El carbón es separado de la mezcla hidrodinàmicamente o con aire y los residuos son espesados para separar la solución con cianuro para luego reutilizar o destruir el cianuro, o enviados directamente a las instalaciones de almacenamiento de colas desde donde la solución de cianuro es reciclada al proceso de lixiviación.
El oro absorbido por el carbón activado se recupera con una solución de cianuro y soda cáustica caliente. Luego, el carbón es aprovechado y devuelto al circuito de absorción mientras que el oro es recuperado por cementación con zinc o por vía electrolítica. Si contiene cantidades importantes de metales básicos, se funde o se calcina el oro y se lo convierte en lingotes (bullion) que contienen entre 70% y 90% de oro. Luego, el bullion es sometido a un nuevo proceso para purificarlo y lograr un 99,99% o 99,999% de pureza por cloración, fundición y electro-purificación.
6. Principios Básicos
La lixiviación (Heap Leaching) en montón es un proceso muy económico para tratar metalúrgicamente minerales con baja ley en metales preciosos, este método de tratamiento recibe un fuerte impulso a mediados de la década del 70 del siglo anterior, cuando el oro alcanza cotizaciones de
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hasta 600 US$/onza el año 1980; se implementa el rehúso del carbón activado y se beneficia minerales con fuerte contenido de finos mediante aglomeración.
El principio básico de la cianuración es aquella en que las soluciones alcalinas débiles tienen una acción directa disolvente preferencial sobre el oro y la plata contenidos en el mineral. La reacción enunciada por Elsner en su Journal Prakchen (1846), es la siguiente:
4 Au + 8 KCN + O2 + 2 H2O => 4 AuK(CN)2 + 4 KOH
La química involucrada en la disolución de oro y plata en el proceso de cianuración en pilas es la misma aplicada en los procesos de cianuración por agitación.
El oxígeno, esencial para la disolución del oro y plata, es introducido en la solución de cianuro mediante la inyección directa de aire al tanque solución de cabeza, por irrigación en forma de lluvia y por bombeo de la solución recirculante.
La velocidad de disolución de los metales preciosos en soluciones de cianuro depende del área superficial del metal en contacto con la fase líquida, lo que hace que el proceso de disolución sea un proceso heterogéneo; la velocidad de disolución depende también de la velocidad de agitación lo que indica que el proceso sufre la presión de un fenómeno físico.
Otros factores que influyen en la velocidad de disolución son las siguientes: a) Tamaño de la partícula.- Cuando se presenta oro grueso libre en la mena, la práctica generalizada es recuperarlo por medio de trampas antes de la cianuración ya que las partículas gruesas podrían no disolverse en el tiempo que dura el proceso. Bajo condiciones consideradas ideales con respecto a la aereación y agitación, Barsky encontró que la velocidad mínima de disolución de oro es 3.25 mg/cm2/hora.
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b) Oxígeno.- Es un elemento indispensable en la disolución del oro y plata (aereación de la pulpa); siendo el aire atmosférico la fuente de oxígeno utilizado en el proceso de cianuración. c) Concentración de la solución de cianuro.- La solubilidad del oro en una solución de CN aumenta al pasar de las soluciones diluidas a las concentradas. La solubilidad es muy baja con menos de 0.005% NaCN, crece rápidamente cuando contiene 0.01% NaCN y después lentamente, llegando al máximo cuando contiene 0.25% NaCN. La proporción más eficaz es de 0.05 a 0.07% NaCN. La concentración usual de CN para el tratamiento de menas de oro es de 0.05% NaCN y para menas de plata de 0.3% para concentrados de oro-plata, la fuerza de NaCN está entre 0.3 - 0.7%. El NaCN es el más usado en el proceso de cianuración, aunque también se emplea el KCN. d) Temperatura.- La velocidad de disolución de los metales en una solución de NaCN aumenta con el incremento de la temperatura, hasta 85°C arriba de esta temperatura; las pérdidas por descomposición del cianuro es un serio problema. e) Alcalinidad protectora.- Las funciones del hidróxido de calcio en la cianuración son los siguientes: - Evitar pérdidas de cianuro por hidrólisis.- Prevenir pérdidas de cianuro por acción del CO2 del aire.- Neutralizar los componentes ácidos.- Facilitar el asentamiento de las partículas finas de modo que pueda separarse la solución rica clara de la mena cianurada. f) Porcentaje de finos.- Este aspecto es muy importante, porque, cuando el % de finos es alto, mayor al 20% del total (< -10 mallas,1.7 mm) las partículas tienden a aglutinarse en consecuencia no dejan pasar las soluciones de cianuro por lo que estos minerales requieren otro tratamiento posiblemente curado con cal ,cemento o ambos para lograr aglomerarlos y facilitar la percolación.
7. Reactivos a Usar
Cianuro.- El solvente más comúnmente utilizado es el cianuro de sodio.El cianuro se prepara con agua no ácida a un pH neutro cuya concentración es 10% en peso.La concentración mínima en la solución lixiviante está entre 0.05 - 0.10 % de NaCN como máximo.
Cal.- La cal se agrega directamente con el mineral en el chancado, la función es mantener una alcalinidad de 10 a 11, su consumo variará de acuerdo a cada mineral y esta entre 0.5 a 5 kg/TM.
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La ley como CaO libre debe estar entre 60 y 70% para evitar transporte de carga inútil
Zinc.- El polvo de zinc se agrega en una proporción que varía de 0.6 a 1.5 partes por parte de oro y plata, para obtener estos consumos debe utilizarse un zinc de la más alta calidad.
Carbón activado.- Es utilizado para precipitar oro y plata de las soluciones ricas, se recomienda generalmente cuando el mineral tiene solo o mayores proporciones de oro con respecto a la plata, el carbón usado en estos casos está entre mallas -6+16, -8 + 18 y -10 +20, a veces acompañado de una precipitación opcional de plata con Na2S cuando la relación plata/oro en la solución es muy alta. Los carbones mas usados son la corteza de coco debido a su dureza y mayor poder adsorbente.
8. Efectos sobre el Medio Ambiente
(a) Destrucción irreversible de ambientes nativos en el área de explotación, y por lo tanto de su biota.
(b) Interrupción en los flujos de genes y especies entre ambientes nativos.
(c) Alteraciones geomorfológicas de envergadura.
(d) Distorsión de cuencas hídricas superficiales y subterráneas.
(e) Merma en la regularidad hídrica y en la cantidad de agua disponible por año y por estación.
(f) Contaminación del aire con partículas, gases y ruidos molestos.
(g) Accidentes durante el transporte y uso de explosivos.
(h) Destrucción irreversible del paisaje y de la percepción ambiental del sitio afectado, e
(i) Generación de depósitos de residuos mineros.
El producto molido se dispone en montículos o "heaps" sobre plataformas (pads). Estas plataformas suelen tener "forros" o geomembranas de contención. Si la planta está geográficamente aislada y no hay controles del Estado, es frecuente que se utilicen "forros" de baja calidad. Los "heaps" son sometidos a lixiviación. Para lixiviar el material
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molido suele usarse una solución de cianuro de sodio que tiene de 0,14 a 2,35 kilogramos de cianuro por cada tonelada de agua. La concentración promedio del cianuro es del 0,05%. El producto es un lixiviado denominado "solución encinta". En el caso particular del “Cordón Esquel” se utilizarían 2,7 toneladas de cianuro de sodio por día (1). Con estas operaciones comienza la fase de impactos especiales.
Entre sus principales efectos podemos mencionar:
(a) Posibilidades de pérdida de cianuro y residuos contaminados con cianuro en los forros del "pad" y del "heap" (siempre y cuando se utilicen forros, ver arriba). Si las geomembranas no existen el impacto puede ser muy serio.
(b) Contaminación del aire con los derivados gaseosos de las sustancias químicas utilizadas.
(c) Contaminación del agua superficial y subterránea con residuos peligrosos derivados del “pad” y del “heap”.
(d) Contaminación del agua y del suelo con las pérdidas que pudieran tener el sistema de conducción de "solución encinta" y los embalses de almacenamiento.
(e) Accidentes durante el transporte de sustancias peligrosas.
(f) Accidentes por derrames en el área de lixiviación.
(g) Mayor destrucción del paisaje y de la percepción ambiental del sitio afectado.
(h) Afectación de la biota, e
(i) Afectación de las personas que trabajan en la mina.
Metodo Merril Crowe
Este proceso de cementación para la extracción del oro y la
plata desde las soluciones cianuradas fue introducida en 1890.
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Durante los próximos 26 años se introdujeron tres
modificaciones que llevaron al proceso a obtener alta eficiencia y
menores costos. La primera modificación fue el agregado de sales
de plomo (acetato, nitrato) para la formación de pares galvánicos Pb-
Zn para promover la actividad electroquímica de las reacciones de
cementación, la segunda, fue el reemplazo del Zn en laminas por Zn
en polvos (C.V Merril) para aumentar la cinética del proceso a pesar
que el zinc en polvo se usó en 1897 no se generalizo su uso hasta
1946 cuando T.B Crowel aplicó vacio para desairear las soluciones
antes de la cementación.
El aporte de Merril - Crowe, dio origen al proceso actual de
cementación con Zn mas conocido como proceso de Merril - Crowel.
Etapas en el proceso Merril Crowel:a) Clarificación: El objetivo es eliminar la presencia de suspensiones
en las soluciones provenientes de la lixiviación y entregar una
solución clara (menos a 10 ppm de solido) para lograr una mayor
eficiencia en la cementación y obtener mayor ley en los precipitados.
Se puede realizar de variados equipos de filtración:
- Filtro clarificante de vacio tipo Hooka.
- Filtros a presión.
- Filtros con lecho de arena por gravedad.
- Unidades filtrantes con tubos plásticos porosos recubiertos con
diatomea.
b) Desaireación: Las soluciones clarificadas son desaireadas (pues la
presencia de O2 incrementa el consumo de zinc) para obtener un
precipitación eficiente. El método Crowell emplea vacio el cual es el
más eficiente para remover el O2 disuelto. La torre de vacio puede
estar llena o vacía con alimentación atomizada para incrementar la
superficie del líquido.
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c) Ajuste de la concentración del cianuro y la cal: Antes de
contactar con zinc la solución es necesario ajustar las
concentraciones adecuadas de CN y cal libre para una optima
precipitación. Se puede agregar solución conteniendo CN y cal en el
clarificador para ajustar las concentraciones.
d) Adición del Zn: El zinc en polvo es agregado en cantidades de 0,6 a
1,5 de Zn por parte de Au o Ag (1/1 para la plata es una razón muy
recomendable).
El zinc es alimentado al cono de mezcla en forma controlada
mediante alimentadores tipo tornillo, correa o disco. Las sales de
plomo también puede ser agregadas en este punto. Las cantidades
usuales son de 35 a 15 gramos de Zn y 10 a 15 gramos de nitrato de
plomo por tonelada métrica de solución y por lo menos 0,1 gpl de CN
libre debe estar presente. La mezcla es impulsada por una bomba
sellada al sistema de filtración. El precipitado se puede filtrar en:
- Filtros bolsas.
- Filtros de placa o presión.
- Filtros estrellas.
La solución pobre filtrada es retornada a la planta de lixiviación o al
circuito de LCC.
Las menas de plata entregan precipitados de alta ley (entre un 50 a 90%) las cuales pueden fundirse directamente con agregados de Na2CO3, bórax, vidrio molido, sílice, KNO3.
Metodo Carbón Activado
Suele ser más usado en explotaciones pequeñas y con bajo contenido de plata. En este caso la solución encinta se impulsa a través de columnas de carbón activado. El oro y la plata de la solución se adhieren al carbón, y la solución estéril, que todavía contiene cianuro, se lleva a un embalse de almacenamiento.
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El oro y la plata se separan del carbón con soda cáustica caliente, y la solución pasa luego por una celda con ánodo de acero inoxidable y cátodo para chapar el material.
Las operaciones de recuperación del oro generan nuevos impactos ambientales, entre ellos:
(a) Posibilidades de pérdida de residuos con metales pesados y otras sustancias peligrosas.
(b) Contaminación del aire con los derivados gaseosos de las sustancias químicas que se utilizan en la recuperación.
(c) Contaminación del agua superficial y subterránea con los residuos peligrosos del proceso de recuperación.
(d) Accidentes durante el transporte de sustancias peligrosas.
(e) Accidentes por derrames en el área de recuperación.
(f) Mayor destrucción del paisaje y de la percepción ambiental del sitio afectado.
(g) Afectación de la biota, y
(h) Afectación de las personas que trabajan en la mina.
Metodo del Mercurio
Aunque este método no se utilizará en el emprendimiento Cordón Esquel, sigue siendo empleado por algunas empresas y mineros independientes dedicados a la extracción de oro (“garimpeiros”).
Desde hace años el mercurio se usa en el Escudo de la Guayana, una superficie de 415.000 kilómetros cuadrados que comparten Venezuela, Surinam, Guayana, Guayana Francesa y Brasil (actualmente el cuarto productor mundial de oro). Se calcula que las actividades mineras en la región del Amazonas descargan al ambiente unas 200 toneladas de mercurio por año. La descarga se realiza en las dos fases de la actividad minera. Primero en la de amalgama.
El material obtenido de ríos y zona de minas pasa por varios tamices. Allí entran en contacto con el mercurio, que al
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amalgamarse con el oro permite su separación. La mayor parte del sedimento de descarte contiene mercurio residual que contamina el agua y el suelo. La segunda descarga ocurre durante el tratamiento térmico de la amalgama.
Esta se calienta en una retorta para que el mercurio vaporice y quede únicamente el oro. Si la vaporización se hace en un contenedor sellado las pérdidas de mercurio pueden ser pequeñas. Pero si se usa un contenedor abierto, el mercurio vaporizado contamina el ambiente. Se estima que por cada kilogramo de oro se descargan al ambiente 2 kilogramos de mercurio.
Una vez en el ecosistema el mercurio permanece como mercurio elemental, o si ingresa a la cadena alimentaría, puede transformarse en metilmercurio o mercurio orgánico. En los organismos vivos el metilmercurio es absorbido mucho más fácilmente que el mercurio elemental. Es frecuente, en la región Amazónica, hallar peces con alto contenido de metilmercurio, incluso a bastante distancia de las fuentes originales de contaminación. La principal fuente es la minería diseminada y de superficie, el “garimpo”, que practican los mineros independientes (“garimpeiros”). Hacia fines de 1970 el hallazgo de importantes depósitos en la región fronteriza de Brasil y Venezuela intensificó notablemente sus actividades y la contaminación con mercurio. Aunque el gobierno brasileño intenta generalizar el uso de retortas cerradas para que no se libere mercurio al ambiente, la extensión del territorio y la falta de controles efectivos dificultan su adopción. En 1992 se consideraba que trabajaban en la región unos 650.000 “garimpeiros”. Aunque la producción del “garimpo” disminuyó en los últimos años, representa el 30% de la producción total de oro en Brasil.
Inyección De Oxígeno En La Cianuración De Oro
El oxígeno tiene un rol fundamental en la lixiviación de oro, pues la recuperación de oro y plata está directamente relacionada con la cantidad de oxigeno disuelto en la pulpa mineral. Cuando se tienen faenas mineras a gran altura, como es de normal ocurrencia en nuestro país y en todo el cordón de la Cordillera de Los Andes, la cantidad de oxígeno disuelto disminuye, lo que afecta en gran medida los resultados metalúrgicos. En estos casos la inyección de oxígeno es muy recomendada, puesto que aumenta, como se dijo anteriormente las recuperaciones de oro y plata, además que disminuye los consumos de cianuro.
LIXIVIACIÓN DE MENAS AURÍFERAS CON SALES OXIDANTES EN MEDIO ÁCIDO MEDIANTE EL PROCESO SEVERO
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I. INTRODUCCIÓN
El cianuro de sodio ha sido el reactivo de lixiviación preponderante para el oro, debido a su excelente extracción de una gran variedad de menas y su bajo costo. Si bien el cianuro es un lixiviante poderoso para oro y plata, no es selectivo y forma compuestos complejos con una variedad de iones metálicos y minerales.
Las velocidades de cianuración son relativamente lentas y la industria ha estado investigando reacciones de lixiviación de oro más rápidas, que sean capaces de alcanzar extracciones de oro muy altas. Debido al elevado valor del metal amarillo, incluso pequeños incrementos en la recuperación son siempre preferibles para mejorar la velocidad de lixiviación.
Por otro lado la aplicación de los métodos hidrometalúrgicos en el oro, especialmente la lixiviación cianurada, que tiene una aplicación mayoritaria en el tratamiento de minerales oxidados, ha dado lugar al desarrollo de técnicas ecológicas e innovadoras de lixiviación, extracción por carbón activado, extracción por solventes y electrodeposición M oro, con la finalidad de obtener cátodo de oro de gran pureza.
II. METODOLOGÍA
LIXIVIACIÓN DEL ORO EN DIVERSOS MEDIOS ÁCIDOS
2 Au + 3Cl2 + 2HCl 2H AuCl4 (1)
2Au + 2HNO3 + 6HCl 2AuCl3 + 2NO + 4H2O
2Au + 2HCl + 6FeCl3 2H AuCl4 + 6FeCl2 (2)
2Au 2 HCl + 6FeCl3 2H AuCl4 + 6FeCl2 (3)
2Au + 6HNO3 + 8HCl 2H AuCl4 + 6NO2 + 6H2O (4)
H2SO4
2Au + 2NaNO3 + 8NaCl 2Na AuCl4 + 2No + 4 Na2O(Proceso SEVERO) (5)
PROCESO OPERATORIO DE LIXIVIACIÓN
El presente proceso es innovativo y ecológico para la recuperación de oro de menas, concentrados y material refractario (sea por agitación, en pilas o inundación), el cual se ha patentado como Proceso SEVERO. La lixiviación se realiza mediante la adición de sales oxidantes en medio ácido y tiene las siguientes ventajas frente a los procesos convencionales:
Alta sensibilidad a elementos incrustados en las menas de Pb, Cu, Zn, Sb, etc. No interaccionan con el azufre residual liberándolo del proceso.
Alta recuperación del oro y elementos nobles: platino, palacio, iridio, rodio, osmio, rutenio, titanio, germanio, talio, etc. de las arsenopiritas y calcopiritas.
Recuperación satisfactoria del oro de menas refractarias. Regeneración del lixiviante adicionando sales y precipitando sales.
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Las sales con el oro forman un complejo aniónico en medio ácido, siendo su mecanismo de reacción:
2 Au + 2NaNO3 + 8NaCl 2Na AuCl4 + 2NO + 4Na2O (6)
Esta reacción es rápida y logra extracciones de oro hasta un 98%. La principal ventaja es que se recicla la solución lixiviante. Además, no se genera gas de dióxido de nitrógeno que es venenoso y tóxico.