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Tecsup Virtu@l Metalurgia Extractiva del Oro

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UNIDADII

Procesamiento de MenasAurferas

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ndice

Unidad II: "Procesamiento de menas aurferas"

1. INTRODUCCIN........................................................................................................ 32. OBJETIVOS............................................................................................................... 33. EL TRATAMIENTO METALRGICO DE LOS MINERALES DE ORO .................................. 3

3.1. PROCESOS SIMPLES......................................................................................... 43.2. PROCESOS COMPLEJOS.................................................................................... 4

4. CHANCADO Y TRITURACIN ..................................................................................... 55. SISTEMA DE MOLIENDA............................................................................................ 66. AGLOMERACIN Y CURADO ...................................................................................... 8

7. MTODOS CONVENCIONALES DE CONCENTRACIN DE MINERALES AURFEROS......... 87.1. CONCENTRACIN GRAVIMTRICA .................................................................... 87.2. CONCENTRACIN POR FLOTACIN..................................................................10

7.2.1. TAMAO DE LAS PARTCULAS...............................................................137.2.2. FORMA DE LAS PARTCULAS .................................................................137.2.3. ESTADO SUPERFICIAL DE LAS PARTCULAS DE ORO..............................137.2.4. PRESENCIA DE ORO LIBRE ...................................................................137.2.5. Ph DE LA FLOTACIN ...........................................................................137.2.6. REACTIVOS DE FLOTACIN ..................................................................147.2.7. AMALGAMACIN ..................................................................................147.2.8. FUSIN DIRECTA .................................................................................15

7.2.9. CIANURACIN......................................................................................157.2.10.TIOUREACIN Y TIOSULFATOS.............................................................168. FLUJOGRAMA PARA EL PROCESAMIENTO DEL ORO...................................................16

8.1. EL CIRCUITO DE LIXIVIACIN .........................................................................168.2. SEPARACIN SLIDO-LQUIDO .......................................................................17

9. RESUMEN DE LA UNIDAD.........................................................................................19

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UNIDAD II

PROCESAMIENTO DE MENAS AURFERAS

1. INTRODUCCIN

El procesamiento de menas aurferas para extraer el oro con un mximo retorno financiero,involucra efectuar cada una de las etapas que van desde el minado hasta conseguir unconcentrado o producto comerciable. Para recuperar la mxima cantidad de oro, la menadebe ser molida finamente a fin de liberar las partculas de oro, para luego separarlogravimetricamente o por algn mtodo de accin qumica.

El conocimiento de las caractersticas mineralogrficas, de los depsitos, la dureza y lafriabilidad del mineral aurfero, su distribucin de oro y las condiciones de costos, son losparmetros fundamentales que determinan la seleccin del circuito ptimo de conminucin ylas procesos siguientes.

Para la lixiviacin de los minerales por agitacin es necesario efectuar una molienda, tal quese exponga a la mayor cantidad del metal noble a la accin del disolvente o para concentrarptimamente ya sea por gravimetra, amalgamacin y/o flotacin.

2. OBJETIVOS

Identificar las tcnicas convencionales aplicadas al tratamiento de los minerales aurferosen plantas de procesamiento.

Relacionar las propiedades intrnsecas de los minerales aurferos y sus diferencias con laganga acompaante a fin de garantizar su separacin.

Revisar las principales tecnologas aplicadas a minerales aurferos y sus variables deoperacin.

3. EL TRATAMIENTO METALRGICO DE LOS MINERALES DE ORO

Fig. 2.1 Apilamiento de mineral en un proceso heap leaching

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Los mtodos de recuperacin de oro ms utilizados a travs de los aos incluyen laconcentracin gravitacional, amalgamacin, cianuracin y flotacin. Otras opciones deprocesamiento incluyen el escogido a mano o mecnicos, fusin directa, tioureacin y otrossolventes. Todos estos procesos pueden aplicarse individualmente o combinados, lo cualdepende, principalmente, de las caractersticas fsicas y qumicas del mineral.

Desde el punto de vista de la complejidad de los minerales que contienen oro, los procesosmetalrgicos de extraccin pueden clasificarse como:

3.1.

PROCESOS SIMPLES

Para minerales donde el oro se encuentra liberado o es fcilmente lixiviado, talescomo disolucin directa en una solucin alcalina diluida de cianuro, concentracingravitacional o amalgamacin.

3.2.

PROCESOS COMPLEJOS

Para minerales donde el oro se encuentra ntimamente asociado a otras especiesmineralgicas o posee un tamao submicroscpico.

En la prctica, la mayora de los procesosmetalrgicos que se emplean para laextraccin de oro, corresponden a estaltima clasificacin caracterizada por unagran variedad de procesos que tienen comofuncin principal: liberar, concentrar,extraer y recuperar el valor metlico.

PROCESOS DEEXTRACCINPARA EL ORO

Procesos simples

Oro liberadoProcesos complejos

Oro asociado

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El tratamiento de los minerales aurferos se basa fundamentalmente en laspropiedades muy caractersticas del oro nativo y los telururos de oro y plata, entreestas propiedades tenemos:

Por lo tanto, la concentracin gravimtrica y la cianuracin de los minerales trituradoso molidos, constituyen los mtodos de tratamiento usados ms frecuentemente en laminera aurfera.

Sin embargo, debido a que una significativa proporcin del oro puede encontrarseintimamante asociada a los sulfuros (por ejemlo: pirita, arsenopirita, galena, pirrotita,etc.) se ha incorporado la flotacin a los flow sheets para poder producir concentradosde sulfuros aurferos de mejor ley.

4.

CHANCADO Y TRITURACIN

Los minerales poco permeables a las soluciones deben ser chancados para mejorar laexposicin de los valores contenidos al ataque qumico. El grado ptimo de chancado sedetermina a travs de las pruebas de laboratorio en columnas, justificndose por lo generaluna trituracin fina a objeto de incrementar las extracciones y acortar el periodo delixiviacin. Las pruebas de laboratorio revelan tambin la cantidad necesaria de cal que debeadicionarse al mineral para neutralizar la accin de los constituyentes formadores de cidos;siendo, habitualmente dosificados en seco durante el chancado.

Algunos minerales con contenidos excesivos de arcillas o de material fino generado duranteel chancado, son difciles de tratar debido a los problemas de porosidad y permeabilidad del

lecho, ocasionado por la segregacin de partculas finas.

Si se trata de minera subterrnea, a menudo la mena es triturada. Una trituradora demandbulas (48x 36) o un triturador giratorio grande pueden producir partculas inferiores a5 pulgadas. Este es transportado y almacenado en silos o canchas de almacenamientoubicadas cerca del triturador secundario.

Para efectuar la trituracin convencional se requieren pruebas y estudios de costos y lasrecomendaciones que conduzcan a la seleccin de las trituradoras primaria, secundaria y losmolinos. Dichos estudios de factibilidad deben tomar muy en cuenta las condicionesclimticas del lugar especfico, especialmente si la mena es explotada a cielo abierto. El

sistema de trituracin en mltiples etapas da posibilidades para una clasificacin de tamaosen forma, manual, radiomtrica o fotomtrica.

PROPIEDADES DEL ORO

Y SU PROCESAMIENTO

Alto pesoespecfico, en

comparacin conlos minerales de

La solubilidad en lassoluciones diludas

de cianuros

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Dicha clasificacin, seguida del estudio geolgico, enriquecer el mineral de alimentacin ala planta de tratamiento, reducindose as el costo de procesamiento por kilogramo de oroproducido. Como ya se mencion, en varias menas el oro tiende a concentrarse en los finosde la operacin de trituracin.

5. SISTEMA DE MOLIENDA

Fig. 2.2 Liberacin de mineral til de la ganga en la molienda

Con la finalidad de mejorar la extraccin del oro,algunos minerales son reducidos hasta conseguir suliberacin de la ganga que lo acompaa y maximizarla velocidad de reaccin frente al solvente, de modoque la reaccin de lixiviacin slido-lquido tomelugar.

La factibilidad y conveniencia de la molienda

autgena o semiautgena (SAG) debe serconsiderada; y de ser atractiva, seriamenteconsiderada. Un circuito de conminucin conmolienda autgena significa, como regla, costos decapital ms bajos que la trituracin en multietapas ymolienda convencional. Sin embargo, la moliendaautgena demanda mucha energa y no esadecuada en zonas cuyo costo de energa eselevado (Fig. 2.2. b).

El proceso ms simple de conminucin es la molienda directa de la mena, tal como sale de

la mina, el mismo est actualmente en uso en algunas plantas grandes de oro. Se estnempleando molinos autgenos gigantes. Si la operacin minera genera rocas excesivamentegrandes, un triturador primario debe anteceder la etapa de molienda. El tamizado yclasificacin completan el circuito cerrado de molienda. El rebalse de los ciclones deberacontener partculas ms finas que el tamao mximo determinado para una completaliberacin y una alta extraccin del oro.

La conminucin de menas que contengan una gran cantidad de arcillas, se ve severamenteafectada en climas hmedos o en invierno. Las arcillas hmedas tienden a pegarse en lascorreas y acumularse en los trituradores, bloqueando el flujo libre de los slidos. En algunoscasos durante las pocas invernales, se requiere lavar las arcillas finas, la que se efecta en

el circuito de chancado utilizando cedazos de tamao adecuado.

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Fig. 2.2.b Circuito de molinos con molienda semiautgena (SAG)

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6. AGLOMERACIN Y CURADO

Dada las caractersticas de la molienda; por la naturaleza del mineral, es preciso efectuar untratamiento previo para lograr una adecuada percolacin en la lixiviacin en pilas con laconsiguiente recuperacin de los elementos valiosos. El mejor mtodo para solucionar esteproblema es juntar las partculas finas, por un proceso de aglomeracin.

Este proceso es ampliamente usado en la industria de hierro donde adems de laaglomeracin se realiza sobre el aglomerado un tratamiento trmico que originara los pelletsde xido de hierro. En la industria no ferrosa tambin es utilizado, por ejemplo: paraaglomerar los concentrados de zinc previamente a carguo a los hornos de cama fluida.

7. MTODOS CONVENCIONALES DE CONCENTRACIN DE MINERALES AURFEROS

Las caractersticas ms comunes de los mtodos de los concentrados se describen en lossiguientes prrafos:

7.1. CONCENTRACIN GRAVIMTRICA

Este sistema de beneficio se conoce desde los principios de la minera, en los que seexplotaba los placeres con buena cantidad de oro liberado. Su principal campo deaplicaciones es en la recuperacin de oro libre grueso de depsitos aluviales y comoetapa previa o complemento de los otros procesos ms extendidos, como son laflotacin y la lixiviacin.

Un gran nmero de plantas de tratamiento de oro incorporan en sus circuitos una oms etapas de concentracin gravimtrica, para poder recuperar las partculas

gruesas de los minerales aurferos liberados. Existen muchos tipos de separadoresgravimtricos usados para recuperar el oro, tales como sluices, jigs, mesasgravimtricas, conos y espirales, etc.

Este mtodo es efectivo, debido a que se fundamenta en la diferencia de pesoespecfico entre la ganga (2,7) y el mineral aurfero (15,3 a 19,3); por ello esimportante que el metal precioso est liberado de los acompaantes, y su tamao nosea inferior a 30 micrones.

Los aparatos clsicos como canaletas, mesas, (Fig. 2.3), jigs y espirales (Fig. 2.4) sehan actualizado en cuanto a materiales utilizados en su construccin, incorporando

fibra de vidrio y elastmeros, adems, diversas mejoras mecnicas y de control hanextendido el lmite de su aplicacin, pudindose ahora recuperar finos menores de100 micras.

En cuanto a capacidad, slo los conos tipo Reichter se han adaptado a lasnecesidades de tratar volmenes, tal como es el caso de la explotacin rentable de losdepsitos tipo placer existentes.

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Tambin por gravimetra puede recuperarse el oro que se encuentra recubierto deuna capa de xido de hierro u otro compuesto, provocado por la cementacin ocurridaen la molienda y que lo hace refractario a otros procesos.

7.2. CONCENTRACIN POR FLOTACIN

El proceso de flotacin distingue claramente alos minerales, de acuerdo a sus caractersticasmineralgicas y sus propiedades qumicassuperficiales. A menudo se hace necesario paraflotar minerales sulfurados portadores delmetal valioso.La flotacin se aplica para concentrar el oro ylos sulfuros asociados al elemento valioso. Laprincipal ventaja de la flotacin, en el caso deloro, es reducir la cantidad de material queluego ser tratado por otros mtodos, lo cualsera muy costoso si se aplica a todo el material

evaluado.

Fig. 2.5 Planta de flotacin de minerales

Es particularmente interesante el caso de la recuperacin porgravimetra del oro liberado en el mismo circuito de moliendapara cianuracin o flotacin. Ocurre que el metal, por suductilidad y alto peso, tiende a quedarse con la porcin

gruesa del aparato clasificador, volviendo al molino. Convienepor tanto retirar este oro cuanto antes, evitando su moliendaexcesiva.

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El oro nativo y los telururos de oro y plata flotan con los sulfuros. Los concentrados desulfuros generalmente contienen partculas libres que corresponden a mineralesaurferos y partculas de oro amarrado a los sulfuros.

Si la mayor parte del oro se encuentra libre en el concentrado de flotacin, este puedeser directamente amalgamado o cianurado, pero frecuentemente se halla amarrado a

los sulfuros (ejemplo: pirita, arsenopirita, galena, chalcopirita, pirrotita, etc.) de talmanera que se hace necesario aplicar tecnologa especial en el tratamiento de dichosmateriales (bio-oxidacin o tostacin).Parte del oro puede encontrarse empaado o revestido y crear problemas durante laflotacin por su prdida en los relaves.

Para poder identificar la forma de flotacin de los minerales sera bueno recordar quemetalrgicamente las menas aurferas, de acuerdo a su mineraloga, los minerales sepueden agrupar en los siguientes grupos:

MENAS

AURFERAS

El oro est asociado a ganga decuarzo, en las cuales

primitivamente estuvo asociado asulfuros de hierro, el cual por

efectos geolgicos fue lixiviadopasando el Fe a estado de xido.El oro est en estado libre y parte

asociada generalmente a pirita oarsenopirita. Es el tipo de mena deoro ms comn.

El oro est asociado a sulfuros defierro y formando compuestos

como teluros.

El oro es subsidiaro, ocomplementario de una menametlica compleja, tal como Pb

Cu - Zn.

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Cmo flotar eloro?

El tratamiento de las dos primeras menas aurferas puede ser por medio de unaflotacin selectiva del oro; depresando la ganga y los sulfuros metlicos en elrelave. Si la asociacin del oro con los sulfuros metlicos es ms fina, de modoque no justifique econmicamente una molienda de este tipo, se realizar una

flotacin colectiva del oro y sulfuros metlicos, para luego ser serados por mediode otro proceso despus de una remolienda del concentrado colectivo ocianurando directamente este concentrado despus de una tostacin.

El tratamiento de los dos siguientes grupos es, generalmente, una flotacincolectiva del oro junto a minerales sulfurados de valor, constituyendoconcentrados especficos con alto contenido de oro desde procesospirometalrgicos.

Qu variables semanejan en laflotacin? de

menas aurferas?

Tamao/forma de lapartcula de oro.

Estado superficial de lasartculas de oro.

La presencia de oro libre.

PH de la flotacin.

Reactivos de la flotacin

Minerales de ganga.

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7.2.1. TAMAO DE LAS PARTCULAS

El tamao vara sobre un amplio rango, siendo solamente separables porflotacin partculas menores a 0,2 mm (65 malla tyler). Partculas de oromayores a este tamao no flotarn debido a su peso; adems, en el circuitode molienda slo se laminarn, debido a su maleablidad, producindose

prdidas de finos entre el molino y el clasificador.7.2.2. FORMA DE LAS PARTCULAS

La forma de las partculas de oro es de importancia en la flotacin deminerales de oro, siendo las partculas de forma laminar y concrecionadasmejores que las partculas esferoidales.

7.2.3. ESTADO SUPERFICIAL DE LAS PARTCULAS DE ORO

El grado de pureza o limpieza de la superficie de las partculas de oro, es deimportancia en el proceso de flotacin, debido a la adsorcin de los reactivoscolectores sobre ella. Produciendo en aquellas partculas de oro sucias omanchadas generalmente por una partcula de xido de hierro hidratado,bajas sustanciales de flotabilidad.

7.2.4. PRESENCIA DE ORO LIBRE

En menas aurferas en que el oro se encuentra slo como oro metlico, apesar de ser una mena de alto contenido de oro, su separacin por flotacines dificultuosa en el concentrado, debido a la falta de slido en la capa deespuma superficial, o sea, al menor nmero de partculas de oro por unidadde peso de la mena y su alto peso especfico.

7.2.5.

PH DE LA FLOTACIN

Con respecto al pH de la flotacin, este debe ser neutro o ligeramentealcalino (7 9). Este pH se logra generalmente con carbonato de sodio.

IMPORTANTE

La cal es, algunas veces, usada como modificador

de pH, pero es peligroso su uso cuando se tiene,

sobre todo, una mena con pirita aurfera.

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7.2.6. REACTIVOS DE FLOTACIN

Los colectores que mejor actan en la flotacin demenas aurferas son los xantatos etlicos y butlicos,acompaados con los ditiofosfatos como colectoresauxiliares. La combinacin de colectores aumenta la

recuperacin y la velocidad de flotacin, mientras sereduce el consumo de colector. Cuando se usa lacombinacin de un xantato alto con uno ms bajo laflotacin de los sulfuros aurferos que presentan unaoxidacin incipiente es mejorada significativamente.

7.2.7. AMALGAMACIN

Se aplica cuando el metal est liberado o cuando se tiene un concentrado dealta ley emergente de los procesos de concentracin gravimtrica o flotaciny se prosigue con el proceso de amalgamacin, que consiste en poner encontacto el mineral aurfero con el mercurio lquido, de manera que se delugar a la formacin de la amalgama.

Los limites de su aplicacin residen no slo en la liberacin del metal, sinotambin en la granulometra y la presencia de contaminantes, tales comociertos sulfuros solubles en agua o los reactivos de carcter hidrfobo. Sumanipulacin es peligrosa y requiere bastante mano de obra, lo que haceque el sistema haya perdido vigencia.

La tcnica de amalgamacin se basa enla menor tensin superficial de la

interfase oro mecurio respecto a la deoro agua favorecindose la

combinacin de los 2 metales en lo quese denomina amalgama que va desde

el compuesto AuHg2a AuHg.

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7.2.8. FUSIN DIRECTA

Consiste en que muchas menas se mezclan con otras de plomo y cobre paraluego fundirlas. Durante el proceso de fusin el metal precioso es absorbidoen la mata o metal base, del que se recupera posteriormente durante surefinacin.

Por este mtodo se obtiene el oro como subproducto.

7.2.9. CIANURACIN

Es el proceso, por el cual, se logra disolver el oro y la plata (en formapreferencial) mediante una solucin alcalina de cianuro de sodio.

En la actualidad existen muchas plantas, que aplicando el mtodo conocidocomo lixiviacin en pilas (heap leaching), estn explotando recursosminerales aurferos de baja ley en forma bastante rentable. Pero,lamentablemente, la aplicacin de la cianuracin tiene sus lmites oinconvenientes cuando se aplica a los llamados minerales refractarios.

Las tcnicas de cianuracin comprende:

IMPORTANTE

Aparte de conocer la naturaleza de los minerales aurferos, esimportante identificar la mineraloga de la ganga no metlica,

para, de esta forma, determinar la exacta efectividad de lacianuracin.

CIANURACIN

AGITACIN PILAS

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7.2.10. TIOUREACIN Y TIOSULFATOS

Tiourea CS (NH2)2

La alternativa de la tiourea se ha estudiado bastante, debido a su cintica de

lixiviacin muy rpida (un orden de magnitud superior a la de cianuracin).Las desventajas son las menores recuperacin causadas por sudescomposicin, lo que tambin implica consumos altos de reactivos ydificultades cinticas por pasividad de la superficie. Para la estabilizacin seha propuesto el uso de SO2, rea y otros reactivos. Como oxidante se usaFe2(SO4)3y el pH se ajusta entre 1 y 1,5 con H2SO4

Tiosulfato

El uso de tiosulfato fue el mtodo preferido antes que apareciera lacianuracin, cien aos atrs y lo desplazar totalmente. Recientemente sehan realizado mejoras del proceso y se ha utilizado en la lixiviacin de oro yplata desde residuos de oxidacin a presin. Tambin se ha estudiado suuso en la lixiviacin de concentrados sulfurados complejos, usandosoluciones amoniacales de tiosulfato

8. FLUJOGRAMA PARA EL PROCESAMIENTO DEL ORO

Adems de circuito de conminucin, las plantas de procesamiento de oro contienen circuitospropios de clasificacin y concentracin. Siendo las ms resaltantes los siguientes:

El circuito de lixiviacin con cianuro. El rea de separacin slido-lquido. El circuito de re-extraccin El rea de fusin y refinacin. El rea de disposicin y detoxificacin de residuos.

8.1. EL CIRCUITO DE LIXIVIACIN

La disolucin del oro (Fig 2.6) puede efectuarse en tanques tipo Pachuca, estanques omontones (pilas), cada una de ellas posee sus caractersticas propias y sus accesoriosrespectivos, de manera que la solucin lixiviante conserve sus propiedades fsicas yqumicas ptimas.

Los tiempos que duran los procesos de lixiviacin son muy variados, pudiendorequerirse escasas horas (4-8), como numerosos das (30-40), dependiendo de lascaractersticas de la mena aurfera.

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8.2. SEPARACIN SLIDO-LQUIDO

Cuando la disolucin del oro se ha completado, se debe separar la solucin rica de losslidos, si el oro va a ser recuperada por precipitacin con zinc. Los slidos lixiviadosdeben ser lavados completamente a fin de minimizar cualquier prdida de orodisuelto.

La decantacin en contracorriente en una serie de espesadores, est diseada paraproporcionar la separacin slido lquido con un buen lavado de los slidos. Con unaserie de espesadores, los slidos se lavan a medida que fluyen del primer al ltimoespesador y al depsito de colas, el lquido de los lavados rebalsa y es bombeadodesde el ltimo al primer espesador, en contracorriente al movimiento de los slidos.

En un sistema de decantacin en contracorriente, deben percatarse de las siguientescaractersticas de diseo:

Tuberas de desvo para sacar de operacin un espesador. Cajas de mezclado para la alimentacin a cada espesador. Bombas de reserva para todos los espesadores. Puntos de adicin de floculantes y/o coagulantes. Pisos inclinados para facilitar la coleccin de excesos.

El proceso de precipitacin de oro, con zinc en polvo, tiene sus propias etapas (Merrill-Crowe) la que se desarrolla en unidades posteriores.

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ESQUEMA GENERAL DEL PROCESOHIDROMETALRGICO DEL ORO

MINERAL AURFERO

PRE TRATAMIENTO

LIXIVIACIN

SEPARACINSLIDO - LQUIDO

PRECIPITACINQUMICA

DEPOSICINELECTROLTICA

FUNDICIN

REFINACIN

Fig. 2.6 Esquema general del proceso hidrometalrgico

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9. RESUMEN DE LA UNIDAD

Los procesos de extraccin de oro incluyen una variedad de tcnicas cada una de ellas conciertas ventajas y desventajas unas respecto a otras.Pero las tcnicas de procesamiento estn ms bien en funcin de cmo se presenta el oro, ola ocurrencia del oro en la mena.

Las tcnicas ms utilizadas son la concentracin gravimtrica, la amalgamacin, la flotaciny la cianuracin, est ltima de mayor difusin y presencia como tcnica usual.

Evidentemente el procesamiento de los minerales aurferos dependen de las propiedadesespecficas del oro; en las cuales destacan el alto peso especfico en composicin con laganga mineral y la solubilidad que presenta el oro en soluciones diluidas de cianurosalcalinos.

El procesamiento de menas aurferas tambin comprende operaciones de trituracin,molienda y aglomeracin y curados cuando se requiera. La concentracin gravimtricaaprovecha la diferencia de pesos especficos, su principal campo de aplicacin est en larecuperacin de oro libre y grueso, adems ha sido incorporado en los flow sheets de ungran nmero de plantas de procesamiento.

El proceso de flotacin se realiza de acuerdo a las propiedades fisico-qumicas de losminerales y se aplica para concentrar el oro y los sulfuros asociados al elemento valioso,siendo su principal ventaja la de reducir la cantidad de material que luego ser tratado porotros mtodos. Las tcnicas hidrometalrgicas incluyen la cianuracin de menas, que serampliado en unidades posteriores.

FIN DE LA UNIDAD

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