338725_MATERIALDEESTUDIOPARTEIDiap1-131

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LIXIVIACION, CIRCUITOS LIXIVIACION, DE ADSORCION Y EXTRACCION Dr. Patricio Navarro Donoso

Consultor Intercade

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1. LIXIVIACION Y CIRCUITOS DE ADSORCION 1.1.TIPOS Y COMPONENTES DE UNA PILA DE LIXIVIACION Existen básicamente 2 tipos de pilas de lixiviación: lixiviac ión:

Pila Pila perm perman anen ente te.. El mineral es depositado en un lugar del que no se retira el ripio una vez completado el ciclo de lixiviación.

Pilaa renov Pil renovabl ablee (piso reutilizable). Se retira el ripio ripio al final de la lixiviación para reemplazarlo por mineral fresco.

Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade

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2 3

La decisión sobre qué pila utilizar va a depender de las condiciones del mineral a lixiviar, de la geografía donde se encu encuen entr tre e ubic ubicad ada a la pla planta, nta, y de una una eval evalu uació ación n económica y de disponibilidad de superficie. Se recomienda utilizar pilas permanentes en los siguientes casos: 

Mineral de muy baja ley



Cinética de lixiviación lenta



Minerales de baja recuperación



Amplio espacio disponible



Pilas altas


4

Se reco ecomie mienda nda util utiliz izar ar las las pila pilass ren renovab ovable less en los los siguientes casos:  Alta

recuperación (por ejemplo: oro y plata)



Cinética de lixiviación rápida



Minerales de leyes mayores

 Alturas

de pilas menores



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3 5

Las pilas las a su vez pueden adoptar tar las sigu iguientes tes configuraciones:



Pila unitaria



Pila dinámica


6

En las pila pilass un unit itar aria ias, s, todo el material es depositado y pasa, casi simultáneamente, por las diversas etapas del ciclo de tratamiento, y es removida solo al final del proceso de lixiviación. En las pilas pilas dinámic dinámicas as, coexisten materiales que están en diversas etapas del ciclo de tratamiento, y pueden existir como subpilas o pilas encajonadas. Aquí la pila queda dividida en subpilas y, dependiendo de los ciclos de lixiviación que se tengan, será removida la del último ciclo y alimentada alim entada la del primero con mineral fresco. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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4 7

Heap leaching

PLS head pond To SX

Primary leaching Secondary leaching

Heap

PLS pond

Final leaching

Raffinate pond ILS pond

From SX


8

La ventaja que presenta la pila dinámica es que requiere una menor inversión, debido a que hay un mejor aprovechamiento del piso impermeable; además, se tienen ciclos de lixiviación más regulares y concentraciones más estables. Este tipo de pila genera ciclos de lixiviación más selectivos. La desventaja es el gran tonelaje de mineral que se debe mover si se adopta la reutilización del piso.



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5 9

Las pilas se cargan habitualmente entre 3 y 8 metros sobre un

sustrato

impermeable,

el

cual

está

protegido,

normalmente, por membranas de plástico de tipo polietileno de alta densidad (HGPE), baja densidad (LDPE), muy baja densidad (VLDPE), o de cloruro de polivinilo (PVC), que puede tener desde 0.1 a 1.5 mm de espesor según las exigencias de cada aplicación. Para ayudar a la recolección de las soluciones, se usan cañerías de drenaje perforadas y canaletas abiertas.


10

1.2. SELECCION Y DISEÑO DE UNA PILA DE LIXIVIACION: SISTEMA DE RIEGO La decisión sobre si el sistema de riego es a través de aspersores o goteros está condicionada por varios factores que pueden ser los siguientes:  Si

la disponibilidad de agua es escasa, se prefiere elegir goteros que generan pérdidas moderadas de evaporación.

 La

necesidad de conservar la temperatura de soluciones también favorece el uso de goteros, incluso si se consideran instalaciones tapadas con láminas plásticas y líneas enterradas.



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6 11

 La

decisión de regar taludes favorece tanto al uso de goteros como de aspersores especiales.



Para soluciones muy impuras y con peligro de precipitación, se prefiere el uso de aspersores.

 La

necesidad de desplazar frecuentemente el sistema de riego sugiere el uso de líneas de tuberías con aspersores.


12

Las condiciones ambientales  Los  El

vientos excesivos favorecen el uso de goteros.

riego en altura con peligro de congelamiento favorece

el uso de goteros; en casos extremos, incluso, goteros enterrados en el mineral.



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7 13

POR GOTEO 

Si el agua es deficitaria.

 Si

el pH de trabajo no permite precipitación de la dureza del agua.

 Cuando

existe peligro de congelamiento en la alta cordillera o zonas de altura.



Cuando hay un régimen de viento fuerte y permanente.


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8 15

POR ASPERSORES  Cuando

el agua no es un factor limitante.

 Cuando

las condiciones climáticas son favorables.

 Si

el régimen del viento es favorable.


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9 17


18



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10 19

El costo de instalación resultante es similar para ambos tipos de regado. Dado que el riego por goteros tiende a generar costras salinas en la pila, muy particularmente con los sistemas de riego pulsantes, resulta conveniente combinar ambos tipos con algunas líneas reubicables de aspersores para lavar ocasionalmente las superficies y regularizar el proceso.


20

SISTEMA DE RIEGO POR GOTEO



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11 21

PRINCIPALES VARIABLES INDUSTRIALES DEL PROCESO DE LIXIVIACION EN PILAS Tamaño  Altura

de partícula

de la pila



Flujo específico



Tipo de regadío



Concentración de cianuro


22

ANALISIS DE PARAMETROS OPERACIONALES i) Tamaño de partículas En este caso se tiene un amplio rango de variación, que depende del método de lixiviación que se aplique. Botaderos tal como sale de la mina run of mine (ROM).  Pilas, chancado desde secundario a 100% -2“ hasta terciario a 100% - ¼”, según la porosidad de la roca. 



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12 23

ii) Altura del lecho de mineral Está

determinada

por

diferentes

condiciones:

la

permeabilidad líquida y gaseosa, la necesidad de la presencia de oxígeno al interior de la pila, las características del mineral, la ley de cabeza, el consumo de reactivos y la cinética global de extracción. En muchos casos también es importante la disponibilidad del terreno.


24

La presencia de arcillas, exceso de finos y la formación de precipitados pueden disminuir la permeabilidad, lo cual da como resultado canalizaciones de flujo preferencial y la acumulación de soluciones en la superficie que restringen el acceso uniforme de aire y solución. Las reacciones disolutivas de oro y plata que requieren de oxígeno como agente oxidante se ven afectadas inmediatamente por estas anomalías en la permeabilidad.



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13 25

En general, la tendencia es no superar los 8 m por cada nueva capa, incluso en las lixiviaciones de botadero donde se ha comprobado el beneficio que presentan las capas más delgadas. Con todo, esta es una condición de tipo técnicoeconómico.


26

Además, es una función principalmente económica, ya que el costo por cargar el mineral es directamente proporcional a la altura de la pila; este factor crece a una tasa mayor que el costo por cargar en superficie. La altura de pilas está también indirectamente asociada al tamaño de la explotación. La altura está condicionada por la disponibilidad de espacio (poca superficie conduce a pilas altas para economizarla).



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14 27

ANALISIS DE PARAMETROS OPERACIONALES iii) Flujo específico de soluciones Las tasas de riego pueden variar entre 5 y 30 l/h/m 2, lo cual depende del tipo de lixiviación, el tamaño de partícula y la altura de la pila. Generalmente, se optimiza la combinación flujo específico y altura de pila para no diluir demasiado las soluciones ricas que van a recuperación; además, para no minimizar el consumo de reactivos, en este caso, cianuro.


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Las tasas de riego altas requieren una mayor razón de lixiviación que las tasas bajas para lograr la recuperación objetivo.

Las tasas altas presentan como ventaja un tiempo del ciclo más corto, y como desventaja, una menor concentración de las soluciones efluentes.



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15 29

iv) Ciclo de lixiviación Se presentan numerosas situaciones que condicionan la duración del ciclo, como minerales más y menos solubles, e incluso refractarios; minerales de baja ley que se tratan en botaderos con tamaño de partículas mayores; minerales de leyes mayores con tamaño de partículas menores y alturas de lecho diferentes.


30

Para detener la operación de una pila y cesar definitivamente su riego, el criterio nuevamente debiera ser económico y, como máximo, correspondería al momento en el que los costos superan a los precios de ventas del metal recuperado en un determinado tiempo.



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16 31

Ocasionalmente hay factores de oportunidad, como por ejemplo: la estrategia para aumentar el tonelaje tratado y sacrificar la recuperación en períodos de precio elevado para aprovechar las ganancias asociadas a una mayor producción.


32

v) Consumo de cianuro El consumo depende del tipo de mineral y de la ganga. La presencia de elementos cianicidas tiende a aumentar el consumo de cianuro al igual que el tamaño de partícula y la altura de la pila. El consumo de cianuro produce la disolución de impurezas que condicionan el proceso siguiente en la obtención del oro y la plata.



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17 33

Al disolverse los elementos cianicidas, además de consumir cianuro, consumen oxígeno, con lo que reducen la eficiencia del proceso. Dentro de los elementos cianicidas, se pueden destacar algunos minerales de cobre: Azurita, malaquita, calcosita, cuprita, bornita, etc.


34

100

malaquita calcosina covelina

bornita Porcentaje de extracción 50 [%]

Lixiviación agitada en condiciones estándar de laboratorio

0 0

1

2

Tiempo

3

4

[horas]

Cinéticas relativas de disolución de diferentes especies minerales de cobre con soluciones de cianuro. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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18 35

Además, algunos sulfuros de hierro, en el siguiente orden: Pirrotita, marcasita, arsenopirita, pirita. En general, la presencia de los minerales mencionados perjudican el proceso de cianuración y el proceso siguiente, es decir, cementación con cinc o adsorción en carbón activado.


36

vi) Efecto del pH Comúnmente el proceso de cianuración se lleva con pH superior a 9,5 para prevenir una exagerada pérdida de cianuro por hidrólisis, del cual se resulta el ácido cianhídrico. Los factores que usualmente condicionan el pH de trabajo son los siguientes:  Velocidad

de disolución de otros constituyentes del mineral, por ejemplo, cobre, hierro, teluro, antimonio y minerales de arsénico, los cuales pueden afectar adversamente la disolución de oro.



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19 37

 Costo

del reactivo modificador de pH.

 Precipitación

de especies solubles, por ejemplo, calcio y

hierro.  Condiciones

ambientales adecuadas.


38

La mayoría de los investigadores proponen que la mayor parte del oro se disuelve con la siguiente reacción:

−

2 Au + 4CN

+

2 H 2O + O2

=

2 Au(CN )2

−

+

H 2O2

+

−

2OH

y en menor proporción:

4 Au

+

8CN

−

+

O2

+

2 H 2 O

=

4 Au (CN )2

−

+

4OH

−



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20 39

En forma similar, la estequiometría de la reacción de disolución de la plata es igual a la del oro: −

2 Ag + 4CN

+

2 H 2O + O2

=

2 Ag (CN )2

−

+

H 2O2

+

−

2OH

De ambas reacciones, se observa que se necesitan dos moles de cianuro y uno de oxígeno para disolver un mol de oro o plata. Para la disolución de estos dos metales, se requiere de un elemento oxidante, y de un elemento estabilizador en la solución acuosa.


40

De acuerdo con las estequiometrías de disolución de oro y plata, podemos decir que se requiere de la presencia de los siguientes elementos:

Agente oxidante, para el caso presentado, oxígeno. Agente estabilizador del oro en solución, es decir, cianuro.

Regulador de pH, aunque no aparece en la estequiometría y por lo tanto no interviene en la reacción, es necesaria su presencia para evitar la formación de ácido cianhídrico. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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21 41

En la figura siguiente, se muestra el diagrama potencial -pH del sistema oro-agua. De esta figura se puede concluir que en todo el campo de estabilidad del agua, el oro metálico es estable.

El diagrama posterior, oro-cianuro-agua, por la presencia de cianuro, se crea una zona de estabilidad de oro disuelto en la forma de Au(CN)-2. Entonces, queda claramente establecida la línea de equilibrio entre Au y Au(CN)2-. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade

42 3.0 AuO 2

2.5 2.0

Au3 + Au(OH) 3 (S)

1.5

Eh

Au(OH) 25 -

1.0

O2 0.5

H2 O Au

0.0

- 0.5 [Au] = 10 - 1.0 0.0

2.0

3

H2 O H2

M 4.0

6.0 pH

8.0

10.0

12.0

14.0

Diagrama potencial -pH del sistema oro-agua. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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22 43 3.0 AuO 2

2.5 Au3 + 2.0

Au(OH) 3 (S) Au(OH) 25

1.5 Eh

(c) (b) (a)

1.0 Au(CN) 3

0.5

(a)

0.0

10

6

M [CN ] (b) 10

- 0.5 [Au] = 10 - 1.0 0.0

2.0

3

Au M 4.0

3

(c) 10

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

pH

Diagrama potencial -pH del sistema oro-cianuro-agua.


44

SOLUCIONES ACUOSAS CON CIANURO Las sales de cianuro de sodio y cianuro de potasio se disuelven y ionizan en agua, y forman su respectivo catión metálico y iones cianuro libres, de acuerdo con las siguientes reacciones: NaCN = Na+ + CNKCN = K+ + CNNaCN

53,1%de CN

48 g/100cc a 25 ºC

KCN

40,0%de CN

50 g/100cc a 25 ºC



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23 45

Uno de los problemas asociados al proceso de cianuración es la hidrólisis del cianuro en agua para formar ácido cianhídrico con el correspondiente aumento de pH: −

CN

+

−

H 2O = HCN + OH

El ácido cianhídrico es un ácido débil que tiene una incompleta disociación:

HCN = H

+

+

−

CN

K = 6,2x10 -10


46

La hidrólisis del cianuro tiene dos componentes: uno de tipo ambiental y otro económico, este último aumenta considerablemente debido al gasto del reactivo en el proceso. Acido cianhídrico y cianuro libre pueden ser oxidados a cianato en presencia de oxígeno y bajo adecuadas condiciones oxidantes, de acuerdo con las siguientes reacciones. 4HCN +3O2 = 4CNO- + 2H2O 3CN- + 2O2 + H2O = 3CNO- + 2OH-



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24 47

COMPONENTES DE UNA PILA DE LIXIVIACION PILA DE MINERAL

CAPA DE RIPIO

TUBERIA DRENAJE

PRETIL

CANALETA

CAPAS DE ARENA IMPERMEABILIZACION

TERRENO COMPACTANDO SACOS


48

Impermeabilización de la cancha de lixiviación 

Capa de polietileno o PVC

Colocación de carpeta plástica en cancha de lixiviación. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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25 49

CAPA DE ARIDOS


50

APILAMIENTO DEL MINERAL



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26 51

Cant Cantid idad ad de módu módulo loss inst instala alado doss Como consecuencia de la cantidad requerida del mineral, los ángulos de reposo (naturales o artificiales) y la altura del apilamiento adoptada, se define la superficie total de pila en operación para el tratamiento del mineral. Normalmente la pila se subdivide en módulos (parcelas o pads ). ).


52

Por ello, con esta metodología, se definen simultáneamente: la cantidad típica de módulos que generan una solución rica, los que se riegan con refino y los que generan o recirculan solución intermedia. En este caso, la superficie de cada módulo será la superficie total dividida entre la cantidad de módulos en operación. Las dimensiones de cada módulo (y en consecuencia las de la pila ila tota total) l) se elig eligen en,, poster sterio iorrment mente, e, medi media ante nte la conciliación de diversos factores condicionantes, de estos uno puede ser el factor controlante. Los principales factores condicionantes son los siguientes:



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27 53

La topografía de la superficie disponible.  Las características del sistema o método de carga de mineral que, algunas veces, establecen una de las dimensiones (por ejemplo: los apiladores fijan el criterio de elección del ancho).  La disposición hidráulica del sistema de riego, que conlleva garantizar la uniformidad de presiones en los emisores para lograr tasas de riego uniformes, y también conciliar las áreas cubiertas por aspersores, que es lo caso más complejo de ajustar. 


54

1.4. DIMENSIONAMIENTO DE UNA PILA DE LIXIVIACION Al momento de dimensionar una pila, se debe conocer claramente la capacidad del mineral a tratar. Además, deben tenerse en cuenta factores como la gravedad específica aparente, la altura de la pila y el ángulo de reposo. También son importantes las consideraciones geométricas de una pila, que se muestran en las figuras siguientes:



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28 55

ESQUEMA VOLUMEN PIRAMIDE TRUNCADA a b

BASE

B

A


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A.a 2

a

AP

AR A

Perfil de una pila unitaria. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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29 57

M

Vista superior de una pila de base cuadrada. a

A


58

Conociendo las toneladas a tratar y la densidad aparente, se puede determinar el volumen: Volumen =

V=

tonelaje a tratar densidad aparente del mineral

H 1/ 2 · A·B + a·b + ( A·B·a·b )   3 

Donde H es la altura, que es conocida.



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30 59

Por ser una pila cuadrada:

A− a= B−b =

2·H Tg(α)

Reemplazando se obtiene lo siguiente:

H  2 6·A·H 4·H  + V = · A −  3  Tg(α) Tg(α)  2

Donde α es el ángulo de reposo, que generalmente es de 45º. Como el volumen y la altura son conocidas, se puede despejar el valor de A y, a partir de este, es posible obtener los parámetros de la corona. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade

60

CALCULO DE UNA PILA DE LIXIVIACION Se desea dimensionar una pila para tratar 300 000 toneladas de mineral. Tonelaje a tratar = 300 000 t Ciclo de lixiviación = 30 días Densidad aparente del mineral = 2,7 t/m 3



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31 61

Volumen =

tonelaje a tratar densidad aparente del mineral

Después de reemplazar los valores dados, se tiene lo siguiente: Volumen =

300 000 t 2.7 t/m 3

Luego, Volumen = 111 111 m3 Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade

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Por experiencias de planta piloto y consideraciones geográficas y económicas, se determinó que la altura de la pila será de 3 metros. Además, el ángulo de reposo del mineral es de 45º.

H  2 6 * A * H 4 * H 2   A −  + V = 3  tg α tg α 



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32 63

Luego,

H  2 6 * A * H 4 * H 2   A −  111111 = + 3  tg α tg α  111111 =

3  2 6 * A * 3 4 * 32   A −  + 3  1 1 

111111 = 1( A2 − 18 A + 36) A2 − 18 A − 111 075 = 0 Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade

64

Después de resolver la ecuación anterior se obtiene lo siguiente: A = 342 m

Si la superficie es cuadrada, B= 342 m



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33 65

A − a =

a = 342 −

2⋅3

2 * H tg α =

1

342 − 6

a = 336 m


66

Si se adoptara el concepto de pila dinámica, dejando cada pad con un ciclo de 10 días, se deberían construir 3 pads . Luego, Tonelaje = 10 000 t/d * 10 días = 100 000 t

Volumen =

100 000 t 2,7 t / m 3

=

37.037 m 3



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34 67

Volumen = 1 (( A2 – 6 x A x 3)/1 + (4 x 9)/1) Volumen = 1 ( A2 – 18A + 36 ) A2 – 18A – 37 001 = 0 A = 201,5 m


68

Luego,

201,5 m − a =

2*3 1

a = 196 m



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35 69

1.5. DISEÑO Y SELECCION DE TANQUES DE LIXIVIACION El método de lixiviación por agitación es el más comúnmente

empleado

para

tratar

minerales

o

concentrados de oro y plata de leyes altas. Este proceso se caracteriza por tratar minerales o concentrados de alta ley, cinética rápida y mayores costos operacionales.


70

CARACTERISTICAS DEL PROCESO DE CIANURACION POR AGITACION Algunas de las principales características del proceso de lixiviación por agitación son las siguientes: Tamaño de partículas: requiere molienda  Recuperación de oro: sobre 85%  Tiempo de lixiviación: 24 a 48 horas  Tipo de reactores: reactores agitados con inyección de aire o aire enriquecido con oxígeno  Porcentaje de sólidos en la pulpa: entre 35 a 50%  Contenido de elementos cianicidas: muy bajo 



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36 71

El proceso de cianuración por agitación se realiza en reactores agitados mecánicamente o por inyección de aire a presión. El número de reactores normalmente fluctúa entre 6 y 8. En cada uno de ellos, se controla el pH de la pulpa y el contenido de cianuro libre.


72

Vista de estanques agitados para la lixiviación con cianuro.



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37 73

Las menas sometidas a este proceso deben cumplir ciertos requerimientos: 

Contener oro fino, liberable durante la molienda y normalmente bajo -150.

 Bajo 

contenido de minerales cianicidas.

Facilidad de decantación de los espesadores o de separación sólido-líquido.


74

 El

oro y la plata deben estar finamente diseminados para lograr una rápida disolución.



Presencia de elementos cianicidas en baja concentración, es decir, sulfuros parcialmente oxidados de As, Sb, Fe, Zn y Cu.



La roca huésped debe ser porosa.

 No

contener materiales carbonáceos que adsorban los metales preciosos cuando son puestos en solución.



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38 75

La inyección a los reactores de aire u oxígeno normalmente

es

considerada

en

un

proceso

de

cianuración por agitación. La velocidad de disolución de oro está controlada por la falta o baja concentración de oxígeno disuelto en soluciones acuosas.


76

Temperatura (ºC)

Nivel d el mar (760 mm Hg)

914 m Alt itud (680 mm Hg)

1,828 m Altitud (610 mm Hg)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100

14.6 12.8 11.3 10.1 9.1 8.3 7.5 7.0

13.1 11.4 10.1 9.0 8.2 7.3 6.7 6.2 5.7 5.3 4.9 4.2 3.4 2.4 1.1 0

11.7 10.3 9.1 8.1 7.3 6.6 6.1 5.6 5.2 4.8 4.5 3.8 3.0 2.0 0.7 0

6.5 6.0 5.6 4.8 3.9 2.9 1.7 0

Concentraciones de oxígeno disuelto en agua a diferentes temperaturas y altitudes Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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39 77

)

3

m d g m ( o n e g í x o e d d a d i l i b u l o S

50

(a) Oxígeno (b) Aire

40

P(O2 ) = 1 atm

(a)

30 20

P(O2 ) = 0.2atm

10 (b) 20

40

60

80

Temperatura (ºC) Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade

78

La aireación es fundamental en los estanques de cianuración para la disolución de oro. El aire se debe controlar cuidadosamente, dado que una aireación excesiva puede llevar a un mayor consumo de cianuro y cal; en consecuencia, a partir de cierto punto, no se incrementará la extracción.



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40 79

Algunos aspectos operacionales que conducen a la optimización del proceso de cianuración por agitación son los siguientes:  No

agregar cal o lechada de cal en exceso con objeto de regular el pH del sistema.

 Debido

a la baja solubilidad del cal, un exceso de este compuesto puede producir precipitación sobre las partículas, y actuará como una barrera que impide el paso de los reactivos hacia la partícula para producir la disolución..


80

En toda operación industrial de cianuración se buscará lo siguiente: 

Aumentar la recuperación de oro.



Incrementar la velocidad de cianuración.



Aumentar la concentración de oxígeno disuelto.



Reducir el consumo de oxígeno.



Reducir el consumo de cianuro.



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41 81

La

concentración

de

oxígeno

disuelto

depende

principalmente del contenido de oxígeno de la fase gaseosa en contacto con la pulpa (solución), temperatura o altitud. El contenido de oxígeno en la mayoría de las plantas está en el rango de 5 mg/l (1828 m) y 10 mg/l a nivel del mar.


82

Aumentar la cantidad de oxígeno disuelto en la solución de cianuración, se puede realizar a través de las siguientes técnicas:  Mediante  Mediante

la inyección de aire comprimido. la inyección de oxígeno puro o mezclado

con aire.  Dosificación

de peróxido de hidrógeno.



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42 83

La pulpa que se descarga del último reactor lixiviador normalmente pasa a un espesador, en donde se hace una separación sólido-líquido. La pulpa espesa obtenida en este proceso puede ser enviada a una etapa de lavado en contracorriente para recuperar el oro contenido en la solución de la pulpa espesa, como se observa en el esquema siguiente:


84

Concentrado de oro

Solución rica

Solución rica de lavado Pulpa espesa

Agua de lavado

…

Pulpa final



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43 85

LAVADO DE PULPA EN CONTRACORRIENTE El lavado de pulpa en contracorriente se realiza con el objeto de recuperar el oro disuelto en la solución, la cual forma parte de la pulpa que contiene el ripio de cianuración. El proceso se realiza en reactores del tipo espesadores con flujos en contracorriente, es decir, en una dirección avanza la pulpa a lavar y en la dirección opuesta, el agua de lavado. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade

QW , CW

QL , CL

86

Agua de lavado

Pulpa a lavar 1

2

n

Solución rica

C1

C2

Pulpa lavada

QW , C1

QL , Cn

QL= flujo de solución en la pulpa a lavar QW= flujo de agua de lavado CL = concentración de oro en solución en pulpa a lavar CW= concentración de oro en agua de lavado (normalmente es cero) C1 = concentración de oro en solución a la salida del reactor 1 Ci = concentración de oro a la salida del reactor i Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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44 87

Supuestos en un proceso de lavado de pulpa en contracorriente:  El

flujo QL se mantiene constante a lo largo del proceso.

 El

flujo QW se mantiene constante a lo largo del proceso.

 En

los reactores ocurren solo procesos físicos, no existen reacciones químicas.


88

En este proceso, se busca traspasar el oro contenido en el flujo QL que entra al sistema hacia el flujo Q W que sale del proceso. En la medida que aumenta la eficiencia de recuperación del oro, se obtiene una solución rica más diluida.



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45 89

Si la eficiencia de recuperación de oro aumenta, el valor de la Cn disminuye; calculemos el valor de Cn.

C n

C L

=

−

C W 2

1 + L + L

+

n

L

+

C W

n = número de reactores RL = razón de lavado Q W/QL


90

Luego, para disminuir el valor de Cn y, en consecuencia, aumentar la eficiencia del proceso, se realizan las siguientes acciones:  Aumentar

el número de reactores.

 Usar

un elevado flujo de agua de lavado, es decir, una elevada razón de lavado.

Evidentemente que las acciones anteriores deben ser analizadas técnicamente, pero también, con una visión económica.



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46 91

Efectuemos un balance de oro del proceso siguiente: QL * CL + QW * CW = QL * Cn + QW * C1 el balance presentado es en general para todo el proceso, puede ser realizado también para cada reactor involucrado, como por ejemplo, para el reactor 1. QL * CL + QW * C2 = QL * C1 + QW * C1


92

Expresiones para determinar la eficiencia de la recuperación de oro: Recuperación =

QW (C 1 − C W ) * 100 Q L * C L

Si CW = 0 Recuperación =

QW * C 1 Q L * C L

* 100



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47 93

Además, se puede calcular a partir de la siguiente expresión: Recuperación =

Q L * C L − Q L * C n

* 100 =

Q L * C L

C L − C n C L

* 100

El significado de los términos colocados en la expresión son los mismos que ya fueron definidos.


94

También se puede calcular la eficiencia en cada reactor, como por ejemplo para el reactor 1: Recuperación =

QW * C 1 − QW C 2 Q L * C L

* 100 =

QW (C 1 − C 2 ) Q L * C L

* 100

También es posible calcularla con la siguiente expresión:

Recuperación =

Q L * C L

−

Q L * C 1

Q L * C L

=

C L

−

C L

C 1

* 100



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48 95

1.6. VARIABLES DE LA CIANURACION POR AGITACION Tamaño de partícula El tamaño de partícula debe optimizar la recuperación y el consumo de energía. Generalmente el 80% está debajo de 150 micrones y 45 micrones. El tamaño de partícula debe considerar además los problemas de separación sólido-líquido, y los problemas de abrasión de la pulpa.


96

Densidad de pulpa Los valores típicos de porcentaje de sólidos varían entre 35 y 50%, dependen del tamaño de partícula, de la densidad del sólido y la presencia de minerales que afectan la viscosidad de la pulpa.

pH La mayoría de las plantas operan con pH entre 10 y 11 para prevenir excesivas pérdidas de cianuro por hidrólisis. El hidróxido de calcio o hidróxido de sodio pueden ser usados para regular el pH. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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49 97

Cianuro Parte del cianuro puede ser agregado antes del circuito de lixiviación, es decir, en la etapa de molienda o en el primer reactor agitado. Las concentraciones típicas de cianuro se mueven entre 0,2 y 0,7 g/l. Cuando el mineral o concentrado es rico en elementos cianicidas o el contenido de plata supera los 20 g/t, la concentración de cianuro puede ser mayor a 1g/l.


98

Oxígeno El oxígeno es introducido como aire disperso en los estanques como método de agitación.

Tiempo de residencia Es el tiempo que permanece la pulpa al interior de los reactores agitados. La lixiviación es realizada generalmente entre 6 y 8 etapas en estanques agitados en serie. El tiempo de lixiviación generalmente fluctúa entre 24 y 48 horas. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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50 99

SELECCION DE CIRCUITOS DE PROCESOS DE ADSORCION CIP/CIL/CIC El desarrollo de la tecnología del carbón activado ha permitido el desarrollo de las siguientes tecnologías:  Carbón

en pulpa

 Carbón

en lixiviación

 Carbón

en columnas


100

CARBON EN PULPA (CIP) MINERAL LIXIVIACION POR AGITACION REPOSICION DE CIANURO AGUA Y CAL

Pulpa

Carbón activado

CARBON EN PULPA PULPA A DESCARTE

Carbón cargado

REGENERACION DEL CARBON

DESORCION DEL CARBON

SOLUCION DE ELUCION

Carbón descargado Solución concentrada ELECTROOBTENCION DE ORO Y PLATA Oro electrolítico

METAL DORE AL MERCADO



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51 101

CARBON EN LIXIVIACION (CIL) MINERAL AGUA, CAL Y CIANURO

Carbón activado

CARBON EN LIXIVIACION POR AGITACION

PULPA A DESCARTE

REGENERACION DEL CARBON

Carbón cargado


SOLUCION DE ELUCION

Carbón descargado

Solución concentrada

ELECTROOBTENCION DE ORO Y PLATA Oro electrolítico



102

CARBON EN COLUMNA (CIC) MINERAL AGUA, CAL Y CIANURO

LIXIVIACION EN PILAS Solución de lixiviación

Solución descargada

CARBON EN COLUMNA Carbón cargado


SOLUCION DE ELUCION

Carbón activado

REGENERACION DEL CARBON Carbón descargado

Solución concentrada

ELECTROOBTENCION DE ORO Y/O PLATA Oro electrolítico




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52 103

Tradicionalmente el proceso de adsorción de oro en carbón activado fue realizado en columnas, con flujos ascendentes de soluciones acuosas a través del lecho de partículas de carbón. Tecnologías modernas constituyen los procesos CIP (carbón en pulpa) y CIL (carbón en lixiviación). El desarrollo de estas técnicas se ha debido a la obtención de carbón activado con propiedades físicas adecuadas, como resistencia al impacto y a la abrasión.


104

En ambos procesos CIP y CIL, el carbón activado está sometido a la acción abrasiva del mineral y de impactos producidos por la agitación existente en los reactores. Debido a lo anterior, el carbón no debe fracturarse en partículas finas, pues se perdería en la pulpa por imposibilidad de separarlos. Un carbón adecuado es el fabricado a partir de cáscaras de coco.



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53 105

CARBON EN PULPA

El proceso CIP es aplicado para la extracción de oro desde pulpas de lixiviación. El proceso se realiza en estanques agitados y el carbón fluye en contracorriente con la pulpa.


106

CARBON EN PULPA Pulpa a cianurar Carbón fresco Carbón cargado

Pulpa a descarte

Inicialmente se realiza el proceso de cianuración y luego la adsorción de oro y plata en el carbón.



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54 107

Ventajas de este proceso  Elimina

etapas de separación sólido-líquido.

 Disminuye

el fracturamiento de las partículas de

carbón, y elimina el cortocircuito durante el traspaso de una etapa a otra. Como desventaja se puede mencionar el aumento y la complejidad en el diseño del sistema de piping .


108

Las concentraciones de carbón normalmente usadas son de 5 a 30 g/l, lo cual depende fundamentalmente de las características del carbón.

Los consumos de carbón son del orden de 20 a 40 g/t de mineral, dependiendo de las condiciones de operación, del tipo y calidad del carbón.



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55 109

CARBON EN LIXIVIACION Pulpa a cianurar

Carbón cargado

Carbón fresco Pulpa a descarte

El carbón activado fluye en contracorriente con la pulpa a lixiviar; ambos procesos se efectúan simultáneamente.


110

Es una modificación del proceso CIP, donde la lixiviación y la adsorción ocurren simultáneamente en los mismos estanques agitados. Su aplicación está relacionada con minerales que contienen materia orgánica o carbonácea. La exigencia física o mecánica que se hace al carbón es mayor que en el proceso CIP.



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56 111

Ventajas del proceso:  Menores  Mejora

costos de capital.

la extracción de oro desde aquellos minerales

que contienen elementos que lo readsorben luego de ser disueltos (presencia de materia carbonácea).


112

Desventajas del proceso CIL en comparación con el proceso CIP  Se

requiere mayor inventario de carbón.

 Se

necesita mayor producción de partículas finas de carbón.

 Exige

costos operacionales mayores.



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57 113

El proceso CIC (carbón en columnas) ha sido desplazado por los procesos anteriores, debido a las siguiente razones:  No

se pueden tratar minerales con contenidos de materia carbonácea.

 Requiere

de soluciones de cianuración con bajos contenidos de partículas sólidas en suspensión.

 Con

los procesos CIP y CIL se evitan los circuitos DCC.


114

BALANCES DE MASA EN UN PROCESO DE CARBON. EN PULPA En un proceso CIP, inicialmente, se realiza el proceso de cianuración, del que podemos hacer el siguiente análisis: Oro fino presente = masa de mineral x ley de oro Oro disuelto = volumen de solución x concentración de oro disuelto



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58 115

Recuperación de oro en cianuración = (oro recuperado/oro en alimentación) x 100 Carga de oro en carbón activado = (masa de oro adsorbido/masa de carbón activado) x 100 Recuperación de oro en adsorción = (masa de oro en carbón activado/masa de oro en alimentación) x 100 El mismo análisis puede ser realizado para la plata u otro elemento presente en el mineral o concentrado.


116

BALANCES DE MASA EN UN PROCESO DE CARBON EN LIXIVIACION En un proceso CIL, se realizan conjuntamente el proceso de cianuración y el proceso de adsorción de oro en carbón activado: Oro fino presente = (masa de mineral x ley de oro) x 100 Oro fino presente = (masa de oro en la solución acuosa + masa de oro en carbón activado)



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59 117

Recuperación de oro alimentación) x 100

=

(oro

disuelto/oro

fino

en

En segundo lugar se realiza el proceso de adsorción de oro en el carbón: Oro adsorbido = volumen de solución x (concentración de oro inicial – concentración de oro a un tiempo t). Carga de oro en carbón = (masa de oro adsorbido/masa de carbón)


118

BALANCES DE MASA EN PROCESOS DE CIANURACION EN LECHOS PERCOLADOS La cantidad de oro fino presente en una pila o botadero de cianuración está dado por lo siguiente: Oro fino = tonelaje de mineral x ley de oro La cantidad de oro disuelto se obtiene de la siguiente ecuación: Oro disuelto = volumen de solución rica x concentración de oro Lo mismo se puede hacer para la plata u otro elemento presente en el mineral o concentrado. Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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60 119

BALANCES DE MASA EN CIANURACION POR PERCOLACION (BOTADEROS Y PILAS Supongamos tenemos F toneladas de mineral para cianurar, cuya ley de oro o plata es f; entonces, el fino contenido de oro o plata es Fino de oro o plata = F (toneladas) x f (gr/toneladas) Al final del ciclo de cianuración, si el tonelaje de ripios que quedan es T y la ley de ripios de oro o plata es t, el contenido de oro o plata en los ripios es Fino de oro o plata = T(toneladas) x t (gr/toneladas)


120

Se puede calcular la recuperación de oro y plata por balance de sólidos. Recuperación = Fxf − Txt *100 Fxf Se plantea el siguiente esquema de flujos: Flujo de solución lixiviante

MINERAL

Flujo de PLS Dr. Patricio Navarro Donoso - Consultor Intercade


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61 121

lt / hr Flujo específico = flujo/área =

m2 lt / hr

Flujo de solución lixiviante =

m2

* Area transversal

lt / hr * m2 2 m

Flujo de solución lixiviante =

=

lt / hr


122

Supongamos que se tenga una concentración de cianuro en solución lixiviante (C ) , una concentración de ( C ) cianuro en solución PLS ,y una concentración de oro o plata en solución PLS (C ) . E CN

s CN

S Au

Determinemos la recuperación de oro o plata Recuperación de oro =

lt hr

* tiempo * C sAu ( gr / m 3 ) F * f

*100



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63 125

Ahora expresaremos el consumo de cianuro en gramos por tonelada de mineral o por kilogramo tratado de oro o plata recuperada.

Consumo de cianuro lt kg cianuro

=

hr

S * tiempo (CECN − C CN )

TM

F

lt kg cianuro kg de Au recuperado

=

hr

* tiempo (CCN − C CN ) E

lt hr

S

S * tiempo C Au


126

2. EXTRACCION El oro puede ser recuperado desde las soluciones de cianuración a través de dos alternativas: 

La precipitación mediante el polvo de cinc.



La concentración y purificación con carbón activado para su posterior obtención mediante procesos electrolíticos o por precipitación con cinc.



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64 127

La elección del proceso posterior a la cianuración depende de los siguientes factores:  Concentración

de oro en la solución a tratar.  Concentración y tipo de impurezas presentes en la solución.  Ley del mineral a tratar.  Tonelaje de las reservas de mineral.  Costos operacionales.


128

REDUCCION DE TAMAÑO CIANURACION FILTRADO Y LAVADO

RELAVES

CLARIFICACION

REDUCCION DE TAMAÑO CIANURACION ADSORCION CON CARBON

DECANTACION PRECIPITACION Au y Zn FILTRADO

DESORCION ELECTRODEPOSICION

PULPA BARREN REACTIVACION DEL CARBON

CALCINACION/FUNDICION

FUNDICION METAL DORE



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65 129

2.1. CARBON ACTIVADO

El uso del carbón activado en la metalurgia extractiva del oro ha aumentado fuertemente en las últimas décadas como proceso de concentración y purificación de soluciones obtenidas en la etapa anterior de cianuración.


130

El carbón activado es un material que se caracteriza por tener una elevada superficie específica en m2/gr de carbón, lo cual le confiere la propiedad de adsorber una gran cantidad de materiales (gases, iones disueltos). En la metalurgia de oro y plata, el carbón activado puede adsorber los complejos cianurados de estos dos metales.



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