Metalurgia Del Oro Y La Plata

AVANCES EN LA TECNOLOGÍA DE RECUPERACION DE ORO EN MINERALES REFRACTARIOS

1. INTRODUCCIÓN

La minería, a través de los siglos, ha formado parte de la historia y del desarrollo económico del Perú, siendo promotora y soporte de la expansión regional en diferentes épocas. Dentro de la industria minero-metalúrgica peruana, la extracción de valores metálicos no férreos (oro, plata, plomo y cinc) ha tenido gran importancia, debido a la creciente demanda de metales en el mercado nacional e internacional, por ser la segunda fuente generadora de divisas para el país. En el Perú existen muchas menas de baja ley y otras en las que el oro y la plata se encuentran ocluidos o asociados a minerales de hierro, arsénico, manganeso y silicio, los cuales se clasifican como depósitos refractarios auríferos y argentíferos. Por lo tanto, cualquier innovación tecnológica para el mejor procesamiento de estos minerales supondría múltiples beneficios para el país. El procedimiento de cianuración oxidante a presión en una etapa. En dicho procedimiento se combinan la oxidación a presión y la cianuración, simultáneamente, en una etapa y en un solo reactor. La cianuración y la oxidación a presión son métodos conocidos desde hace tiempo. Sin embargo, se aplican por separado y se recomiendan para diferentes minerales auríferos que los considerados en este trabajo.

1.1. MINERALOGÍA DE LOS MINERALES REFRACTARIOS

Los minerales de oro y plata se clasifican como refractarios cuando una porción significativa de estos metales no se puede extraer eficientemente usando métodos convencionales. Los depósitos de minerales refractarios se clasifican geoquímicamente como minerales sedimentarios, los que tienen oro libre incluido, y minerales hidrotérmicos, en los que el oro está asociado con sulfuros carbonosos y compuestos de sílice. Ambos depósitos se consideran de difícil recuperación. El término refractario define también a los minerales de oro y plata cuya recuperación por el proceso de cianuración convencional es baja (< 80 %).

La causa más común de la refractabilidad es la oclusión o diseminación de finas partículas submicroscópicas de oro (< 1 micra) encapsuladas en los minerales de sulfuros, como la pirita (FeS2), la arsenopirita (FeAsS), y el cuarzo (SÍO2), que son matrices insolubles y difíciles de penetrar con soluciones de cianuro en la lixiviación convencional

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Otras posibles causas de la refractabilidad son las siguientes:

 Insolubilidad de minerales auríferos, como teluros, auroestibnitas y maldonitas, así como de compuestos formados durante la tostación reductora de minerales de plomo, antimonio y arsénico.

 Formación de capas de óxido y de compuestos de hierro, plomo, arsénico y antimonio alrededor de las partículas de oro y plata durante algunos procesos de extracción. Estas capas o películas inhiben la disolución de metales preciosos en soluciones de cianuro.

 Descomposición de minerales asociados, tales como pirrotita, covelita y calcocita, en compuestos complejos que consumen cianuro y que disminuyen la acción de disolución del oro por el cianuro al consumir el oxígeno durante la descomposición de dichos minerales (el proceso de cianuración requiere del oxígeno para llevar a cabo la disolución).

 La presencia de minerales de carbón amorfo o materia carbonácea confiere propiedades de predepositación (preg-robbing), es decir, el carbón adsorbe el oro disuelto durante la cianuración y dificulta la extracción de este metal.

1.2. TRATAMIENTO DE LOS MINERALES REFRACTARIOS DE ORO Y PLATA

El método tradicional más ampliamente empleado en el tratamiento de los minerales refractarios de oro y plata es la tostación oxidante de los concentrados de flotación, que desprende el azufre, produciendo una calcina porosa que puede tratarse por cianuración. Sin embargo, esta práctica no se considera atractiva debido a la generación de SO2.

La operación de tostación y la posterior recuperación de los metales preciosos es muy sensible a la presencia de contenidos de antimonio y de plomo en el concentrado, ya que estos elementos reducen la permeabilidad de la calcina. Además, la tostación genera gases,' que contienen azufre, arsénico, antimonio y mercurio, que contaminan el medio ambiente. Estos gases pueden procesarse para la producción de ácido sulfúrico y trióxido de arsénico; sin embargo, estos procesos y su control resultan bastantes caros. A pesar de esto, la tostación no se considera una tecnología obsoleta, pues es preferida cuando se trabaja con minerales carbonáceos. Debido a ello, este método se ha estado actualizando para disminuir sus desventajas.

Ejemplos de ello son la tostación reductora y la tostación sulfurante, además de una serie de nuevas técnicas aplicadas a la tostación oxidante. Por otro lado, la investigación y el desarrollo de métodos hidrometalúrgicos han atraído la atención para el tratamiento de minerales refractarios de oro y plata, como una alternativa más eficiente que la tostación. Este desarrollo se ha incrementado debido al alza del precio del oro, que ha llevado a la necesidad de explotar cuerpos minerales, tales como los refractarios, cuyo contenido y la mineralogía del oro no los hacían, hasta entonces, económicamente rentables, a lo que se han añadido las actuales exigencias, más estrictas, en materia de contaminación ambiental.

2. PROCESOS HIDROMETALÚRGICOS PARA EL TRATAMIENTO DE MINERALES REFRACTARIOS DE ORO Y PLATA

La mayoría de los desarrollos en el tratamiento de minerales de oro y plata refractarios se han dado en procesos de oxidación hidrometalúrgicos. Básicamente en tres áreas:

En la oxidación hidroquímica u oxidación atmosférica en medio ácido o alcalino, en la oxidación biológica o bioquímica y, la que ha tenido mayor futuro, en la oxidación a presión con temperaturas altas, también en medio ácido o alcalino.

2.1. Oxidación química

Existen varios métodos de oxidación química o hidroquímica. Uno de los principales para los minerales refractarios es la cloración, empleada más para minerales carbonáceos que para minerales piríticos, ya que estos requieren condiciones de oxidación fuertes o severas El procedimiento más efectivo es emplear la cloración con una pre-oxidación con Na2C03 {soda cautica) para prevenir la pre adsorción- depositación del oro por pasivación del material carbonáceo y, a continuación, oxidar parcialmente la matriz pirítica. Se han desarrollado nuevos procedimientos en la tecnología de la cloración, especialmente en el diseño de reactores de lixiviación, para elevar la efectividad del método y eliminar la etapa de pre oxidación. Otro procedimiento es el del cloruro-oxígeno, que se basa en una serie de reacciones de lixiviación y precipitación:

MS + 2HC1 + l/20(g) = MCI2 + S + H2O [1]

Dónde:

MS son sulfuros metálicos.

MCI2 cloruros (de Fe, Cu, Pb, Zn, Ni).

A valores de pH bajos, el FeCl2 se oxida y precipita como goethita, regenerándose el HCl. El azufre producido se oxida a H2SO4 y posteriormente se trata con CaCl2 para producir CaS04 y regenerar HCl. La arsenopirita se oxida y produce arseniatos de hierro o de calcio o un complejo de ambos, que son insolubles. Este procedimiento fue diseñado para reducir el impacto ambiental de los residuos; sin embargo, existe el problema del medio altamente corrosivo, como es el HCl, y su continua producción, lo cual requiere su eliminación del circuito. También para los minerales refractarios de sulfuros (piritas y arsenopiritas) existen dos procedimientos recientes:

 El primero, NITROX, emplea HNO3 para descomponer la pirita y la arsenopirita en sulfatos:

FeS2 + 5HNO3 = l/2Fe (S04)3 + I/2H2SO4 + 5N0 (g) + 2H2O [2]

El NO producido escapa en la fase gaseosa, reacciona con el oxígeno y produce NO2, soluble en agua, regenerándose el ácido nítrico.

El proceso NITROX trabaja a 90 °C, a presión atmosférica, con tiempos de retención de 1 a 2 h, y recuperaciones superiores al 90 %. Además de la ventaja de trabajar en condiciones de presión atmosférica, durante la lixiviación con HNO3 el arsénico precipita como arseniato férrico y se consiguen recuperaciones de plata elevadas. Sin embargo, es preciso tratar los sulfuros del residuo oxidado y la reducción de nitratos de los efluentes, lo que añade cierto grado de complejidad y costos al proceso.

 El segundo proceso, ARSENO, es una variante del anterior, ya que se lleva a cabo a 5 atm de presión de O2, a 80 °C durante 15 min. Con este método se genera predominantemente ácido nitroso:

2N02 (g) + H2O = HNO2 + HNO3 [3]

3HNO2 = HNO3 + 2N0 (g) + H2O [4]

El breve tiempo de lixiviación de este procedimiento no permite la precipitación significativa de hierro, azufre, sulfatos y arsénico presentes, que permanecen en la solución, pudiéndose recuperar la plata, ya que la jarosita no precipita.

Una variante del método ARSENO consiste en trabajar con altas temperaturas (> 180 °C) para resolver el problema de la formación de azufre, producido durante el proceso junto con la generación de arsenitos, cuya eliminación constituye un problema.

 En este proceso, REDOX, se añade cal para eliminar todos los sulfatos y favorecer la precipitación de arseniatos férricos.

2.2. Oxidación biológica

Existe creciente interés en la aplicación de la biolixiviación

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