OXIGENACION INDUSTRIAL DEL ORO EN PROCESOS DE LIXIVIACION EN PILAS J. Tremolada * , P. Valverde **, **, R. Valverde **, * Planta ADR - Cia Cia Minera San Simón Simón S.A. ** Metalurgia-Cia Minera Aurífera Santa Rosa S.A.
[email protected] , Telefax: Telefax: 6180200 Anexo 201,
Comité: Procesos Metalúrgicos (Hidrometalurgia) 1. RESUMEN En el prese present nte e trab trabaj ajo o técn técnic ico o se muest muestra ran n las las base bases s y resu result ltad ados os que que favo favore rece cen n la recuperación del oro cuando se incrementa la concentración de oxigeno disuelto en la solución lixiviante. Los efectos del oxigeno en la disolución del oro es función básicamente de las características mineralógicas del mineral. Los resultados mostrados indican que la velocidad de disolución del oro en medio acuoso cianurado es directamente proporcional a la presión parcial del oxigeno. La operación industrial de la oxigenación en las pilas de lixiviación empleando un sistema hidráulico tipo venturi que genera una presión negativa, es un sistema que capta oxigeno del aire para posteriormente ser adicionado a la solución lixiviante, la transferencia del oxigeno a la superficie laminar de la solución lixiviante que se origina en este sistema permite una gran ventaj ventaja a económ económica ica en relaci relación ón al empleo empleo de age agente ntes s quí químic micos os oxidan oxidantes tes.. Los result resultados ados obteni obt enidos dos indust industria rialme lmente nte en los pad pads s de lixivi lixiviaci ación ón muestr muestran an las siguien siguientes tes ventaj ventajas: as: incremento en la cinética de disolución del oro, disminución del ciclo de lixiviación, incremento de la recuperación del oro soluble en las pilas, hace sostenible la ley de percolación del oro en las celdas industriales como consecuencia del transporte constante del oxigeno disuelto en la interfase sólido – liquido.
2. OBJETIVOS
Debido a la necesidad de mejorar continuamente los procesos y operaciones de planta,
se presenta la necesidad de evaluar nuevas posibilidades de mejora en el tratamiento de minerales de oro. El incremento de la concentración de oxigeno en la solución lixiviante, nos ofrece esta posibilidad, siendo el oxigeno el agente que incrementa la disolución del oro, y el cianuro el medio de transporte. De esta forma se lograría una mejora en el proceso de la extracción del oro.
Aumentar la cantidad de oxigeno disuelto en la solución cianurada de riego mediante el
uso de venturis como dispositivos que permitan aspirar aire del medio ambiente logrando conseguir soluciones cianuradas con concentraciones de oxigeno mas altas.
Evaluar la cantidad de oxigeno disuelto en la solución cianurada de ingreso, recuperación
de Au y Ag y consumo de reactivos.
3. RECOLECCION DE DATOS EL OXIGENO EN LOS PROCESOS DE LIXIVIACION EN PILAS El proceso convencional de la cianuración utiliza oxigeno que se encuentra en el aire como oxidante y al ion CN - como agente acomplejante. Este proceso se basa en que el oro y la plata se disuelven fácilmente en una solución acuosa diluida de cianuro de sodio con relativa facilidad si se mantienen condiciones oxidantes favorables. La cinética de extracción de oro depende de la concentración de oxígeno disuelto en la solución lixiviante. La disolución del oro en solución acuosa involucra la oxidación del oro hacia una especie iónica unida con un acomplejante para estabilizar el ion oro en solución. En la disolución del oro usando cianuro como el agente lixiviante, esta lixiviación
puede ser escrito a través de las siguientes
reacciones : (Oxidación del Oro) Au = Au + + e(Acomplejante del Oro) Au + + 2 CN- = Au(CN)2( Reacción Neta) Au + 2 CN - = Au(CN)2- + eEl mas común agente oxidante en soluciones alcalinas de cianuro es el oxigeno disuelto. La lixiviación global del oro depende la reacción global : 4 Au + 8 CN - + O2 + 2 H2O = 4 Au(CN)2- + 4 OH-
Por tanto , es imperativo que un agente oxidante y acomplejante estén presentes en solución para extraer el oro. En la cianuración de minerales que contienen sulfuros y otros agentes reductores es necesaria la administración de mayor cantidad de oxigeno. El oxigeno tiene relación directa con la concentración de cianuro. La importancia del oxigeno en la disolución del oro no ha sido debidamente remarcado, aunque agentes oxidantes como peróxido de sodio, potasio,permanganato,bromuro y cloruro han sido empleados, adecuada aireación debería proporcionar resultados tan buenos resultados a bajo costo como los citados agentes químicos.La cantidad de oxigeno disuelto en soluciones diluidas de cianuro depende de cuatro parámetros :
La altitud (presión barométrica )
La temperatura de la solución
El tipo e intensidad de agitación
La fuerza o intensidad iónica de la solución.
A baja concentración de cianuro, la presión del oxigeno no tiene efecto sobre la velocidad de disolución del oro. Sin embargo a altas concentraciones de cianuro donde la velocidad de disolución es independiente de la concentración de cianuro, la velocidad de reacción es dependiente de la presión de oxigeno. En conclusión, el oxigeno afecta positivamente en la velocidad de disolución apenas se incrementa la cantidad de cianuro disponible; sin embargo, para condiciones atmosféricas, es decir, con Po2 de 0.21 atmósferas las soluciones diluidas de cianuro tienen el mismo efecto practico que una solución mas concentrada. Existen 2 métodos para incrementar [O 2] disuelto: 1. Inyección de aire en el proceso de lixiviación bajo presión. 2. Inyección de O 2 puro, aire enriquecido con O 2, H2O2 u otra fuente de O 2 Ambos métodos son costosos y su uso se justifica solo para minerales de alta ley (concentrados) que a menudo contienen alta cantidad de minerales consumidores de cianuro y
oxigeno. Es común en el proceso convencional de cianuración, mantener una agitación que permita la aireación continua de la pulpa de lixiviación. En los diseños de tanques agitados, se han introducido accesorios que aumentan la aireación en el proceso.
4. APLICACION TEORIA DEL SISTEMA VENTURI PARA OXIGENACION EN PILAS DE LIXIVIACION Sistema de Aireación por Eyectores de Mezcla El venturi es un tipo de boquilla especial, seguida de un cono que se ensancha gradualmente, accesorio que evita en gran parte la pérdida de energía cinética debido al rozamiento. Es por principio un medidor de área constante y de caída de presión variable. El sistema Venturi es un dispositivo que origina una caída de presión al atravesar por él un fluido. En resumen el venturi, es una tubería corta recta, o garganta, entre dos tramos cónicos. La presión varía en la proximidad de la sección estrecha . En la figura 2 se representa esquemáticamente un medidor tipo venturi.
Figura 1: Sistema de aireación por eyector de mezcla - Perfil de Presión
En el interior de esos sistemas ( ver Figura 1 ), el líquido es acelerado en un venturi, cambiando presión estática por velocidad de escurrimiento. Fenómeno que se produce en una canalización horizontal y de sección variable por la que circula un fluido incompresible, sin viscosidad y si la circulación se lleva a cabo en régimen permanente. De acuerdo con el teorema de Bernoulli, la velocidad en la parte estrecha de la canalización tiene que ser mayor que en la ancha, y por estar ambas a la misma altura, la presión en la parte ancha es mayor que en la estrecha. Por tanto, cuando un fluido incrementa su velocidad sin variar de nivel, y su presión disminuye. Con eso, se genera vacío a la salida de la boquilla del eyector, succionando aire atmosférico que fluye paralelamente con el líquido en dirección a la cámara de mezcla del equipo. En esa cámara ocurre la desaceleración de medio y la consecuente permuta de velocidad de escurrimiento por energía de cisión y presión estática. En determinado punto de esa cámara (zona de choque), ocurre un "choque" del aire con el líquido, promoviendo un íntimo contacto entre las fases. En la zona de choque, la presión estática se eleva inmediatamente, al mismo tiempo en el que el atrito y la cisión causados provocan la dispersión del aire en el líquido en la forma de micro-burbujas. La mezcla líquido-aire pasa entonces por un área del equipo donde es concluida la permuta velocidad-presión estática. Con el aumento de la presión estática se tiene la disolución de una parte del aire disperso en el medio, originando un medio prácticamente saturado con aire disuelto, conteniendo también una grande cantidad de micro-burbujas de aire, finamente divididas y dispersas. De esa forma, en la aireación con eyectores de mezcla, las burbujas son producidas tanto por proceso de aire disuelto cuanto por proceso de aire disperso, sin limitaciones prácticas de la cantidad de aire que puede ser agregada, y sin la necesidad de compresores de aire, garantizando óptima eficiencia con bajo costo de inversión y reducido consumo energético . Por tanto se puede afirmar que un Tubo de Venturi típico consta, como ya se dijo anteriormente, de una admisión cilíndrica, un cono convergente, una garganta y un cono divergente. La entrada convergente tiene un ángulo incluido de alrededor de 21º, y el cono divergente de 7 a 8º. La finalidad del cono divergente es reducir la pérdida global de presión. La principal ventaja del Vénturi reside en que sólo pierde un 10 - 20% de la diferencia de presión entre la entrada y la garganta. Esto se consigue por el cono divergente que desacelera la corriente. Es importante conocer la relación que existe entre los distintos diámetros que tiene el
tubo, ya que dependiendo de los mismos es que se va obtener la presión deseada a la entrada y a la salida del mismo para que pueda cumplir la función para la cual esta construido.
Figura 2: Diseño de un sistema de aireación por Venturi
Figura 3: Sistema de aireación por Ventura
Figura 5: Sistema doble captación de oxigeno
Figura 4: Sistema de oxigenación con Venturi
Figura 6: Doble sistema aspiración de oxigeno
5. DESARROLLO
Para el desarrollo de la prueba, se tuvo que ubicar un lugar aparente, este se determino
en el sector de módulos de experimentación, esta área de pilotaje ya estaba recubierta con geomembrana lo siguiente fue proceder a acondicionarla para dos celdas de prueba completamente independientes, evitando así la posibilidad de mezcla de mineral (en el apilamiento), y de soluciones (durante el desarrollo de la prueba). Para el mejor desarrollo de la prueba, y que esta sea
lo más cercano al apilamiento de una celda industrial
tradicional, se le dio a la pila una altura de 8 metros en su parte mas profunda.
Se determino que la muestra para las pruebas, provendría del mineral fresco que se este
apilando en la zona de descarga del pad , con un apilamiento en paralelo para ambas pilas, se garantizaría la misma calidad de mineral; y un muestreo para análisis de cabeza por cada volquete que se descargaba en las pilas.
PARAMETROS DE LA PRUEBA Numero de pilas
:
2 (pila oxigenada, pila estándar)
Granulometría
:
ROM
Densidad de riego
:
8 l / h*m2
Concentración de cianuro libre
:
100 ppm
Control de solución percolada (composito)
:
Muestreo de solución percolada (puntual)
:
cada 12 horas
Control de oxigeno en solución de riego
:
cada 12 horas
Figura 7: Vista en planta de las celdas de lixiviación RESULTADOS
cada 12 horas
Recuperación de oro y plata
Concentración de oxigeno en solución de riego
100 12.0
90 11.0
80
10.0
70
p p ( n ó i c a r t n e c n o C
n 60 o i c c a r 50 t x E % 40 30
9.0
8.0
7.0
6.0
20 5.0
10 4.0
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
5
10
15
20
25
30
35
40
45
45
Dias
Dias Oxigenada oro
Oxigenada plata
Estandar oro
Oxigenada
Estandar plata
Estandar
Figura 8:Curva de extracción de Au y Ag Figura 9: Concentración oxigeno en solución Lix La figura 8 muestra las curvas de cinética de extracción de oro y plata, en esta se observa además el incremento de extracción de oro y plata en la pila oxigenada, comparada con la estándar. En la figura 9 se observa que, normalmente en una pila la concentración de oxigeno es de 5.0 ppm, en la prueba la diferencia de concentración de oxigeno entre pila oxigenada y estándar es de 2 ppm en promedio, esto con la inyección de aire por medio de un venturi. En las noches la concentración de oxigeno se incrementa hasta
en 4 ppm, comparado
con el día, esto por el descenso de temperatura en donde estas pueden llegar a 0 grados centígrados, pudiendo ser menos, por lo tanto se ve favorecida la incorporación de aire al seno del liquido. En estas condiciones la temperatura de líquido se encuentra entre 3 a 5 grados centígrados, mientras que en el día se encuentra entre 8 a 10 grados centígrados. Concentración de oro
Concentración de plata
6.00
14.00 5.50 5.00
12.00
4.50
10.00
) 4.00 m p p3.50 ( n ó i c 3.00 a r t n e 2.50 c n o C2.00
p p ( n ó i c a r t
n e c n o C
1.50
8.00
6.00
4.00
1.00
2.00 0.50 0.00
0.00 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0
5
10
Dias
Oxigenada
Estandar
15
20
25
30
35
40
45
Dias Riego
Oxigenada
Estandar
Riego
Figura 10: Concentración de oro en solución rica Figura 11: Concentración de plata en solución rica En la figura 10 se observa en los primeros días la diferencia de concentración de oro a favor de la pila oxigenada es de 3 ppm hasta los primeros 5 días, en los siguientes días la diferencia
es 0.4 ppm entre los 5 y 15 días, en los próximos días la diferencia se va cerrando hasta 0.1 ppm. Esto significa una mejora en la calidad de solución rica percolada. En la segunda parte de la curva las leyes entre ambas pilas se reduce a 0.1 ppm y esta diferencia se va cerrando. En la figura 11 en, el caso de la plata se observa en los primeros 10 días la diferencia es muy grande, esta se traduce entre los 10 y 20 días en donde llega hasta 0.6 ppm, en los próximos días la diferencia se va cerrando hasta 0.1 ppm para finalmente en la ultima parte se observa que las leyes de solución percolada son similares Cianuro libre 150
) m p p ( n ó i c a r t n e c n o C
100
50
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Dias Oxigenada
Estandar
Riego Oxigenada
Riego Estandar
Figura 12: Cianuro libre en solución rica La diferencia de concentración cianuro libre en la solución de riego entre la pila estándar y la pila oxigenada varia de 5 a 8 ppm, esta última tiene un menor cantidad de cianuro libre disponible esto por la inyección de aire que destruye una pequeña cantidad de cianuro libre. Las
pilas se regaron con solución de la línea de producción (100 ppm CN-
aproximadamente), durante 45 días.
Cuadro resumen.
Pila
Oxigenada Estandar
Días
47 47
Cabeza analizada Au g/ t 0.31 0.39
Ag g/ t 7.70 4.70
Residuo analizado Au g/ t 0.04 0.08
Ag g/ t 6.44 3.93
Pila
Oxigenada Estandar Delta
Cabeza calculada Au g/ t 0.33 0.40
Ag g/ t 7.64 4.31
Extraccion por soluciones
Extraccion por solidos
Extraccion por cabeza Calculada
Au % 93.43 82.08 11.35
Au % 86.13 79.49 6.64
Au % 87.07 80.01 7.07
Ag % 15.61 7.99 7.62
Ag % 16.36 16.38 -0.02
Tabla 1: Análisis químicos de cabeza y residuo Tabla 2: Extracción de oro y plata 6. CONCLUSIONES.
Ag % 15.73 8.72 7.01
Ratio de NaCN kg/ TM 0.064 0. 035 0.029
Se ha observado
un importante incremento en la disolución y recuperación de valores
metálicos con aumento en la extracción de 7.07% en oro y de 7.01% en plata.
La utilización de la tecnología del venturi implica mejorar el ciclo de lixiviación en los pads,
reducir el consumo de cianuro,e incrementar la capacidad de producción.
El mayor incremento en la concentración de oro y plata en la pila oxigenada se obtuvo en los
10 días iniciales.
La mejora en la calidad de solución rica percolada fue de hasta 3.0 ppm de oro y de 10 ppm
en plata, esto en los días iniciales.
La perdida de cianuro libre varia de entre 5 a 8 ppm, esto por la oxigenación, que destruye
una pequeña cantidad de este reactivo (2.80% de perdida).
El ratio de cianuro de la pila estándar es menor en 0.029 kg/TM.
Las pilas tuvieron 43 días de riego efectivo, reduciendo el ciclo de riego en 30 días.
AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a La Cia Minera San Simon S.A., y a Cia Minera Aurifera Santa Rosa por el soporte y permiso para la publicación del presente articulo técnico. Un especial agradecimiento para el Directorio en pleno de Cia Minera San Simon.
ANEXOS. Pila estándar Pila oxigenada
MALLA VALORADA PAD PILOTO 1 PROYECTO OXI GENACI ON DE SOLUCI ON CI ANURADA
MALLA VALORADA PAD PI LOTO 2 PROYECTO OXI GENACION DE SOLUCI ON CI ANURADA
CABEZA
CABEZA MALLA # +3'' +2'' +1'' +3/4'' +1/2'' +1/4'' -1/4'' TOTAL
PESO kg 9.2
PESO %
ENSAYE ( gr/ Tm) Au Ag
CONTENIDO CONTENIDO % DI STRI BUCI ON FI NO Au FI NO Ag Au Ag
2.9
0 .0 28
2 .5 53
0.08
7.34
0.30
0.98
17.485
5.5
0 .1 32
3 .5 11
0.72
19.19
2.66
2.57
57.04
17.8
0 .0 8
2 .5 25
1.43
45.03
5.26
6.03
21.25
2.82
2.85
24.47
7.7
2.778
0.77
39.55
12.4
0.1
3.03
1.24
37.47
4.56
52.85
16.5
0 .1 56
0.1
3 .5 11
2.58
58.02
9.50
7.77
119.235
37.3
0 .5 45
1 4. 97 4
20.32
558.24
74.90
74.78
319.83
100.0
0.27
7.47
27.13
746.55
100. 00
1 00.00
PESO Kg
PESO %
83.0
3.99
0.03
2.59
0.12
10.4
2.8
1.5
99.8
4.80
0.02
2.67
0.11
12.8
2.7
1.8
290.2
5.02
MALLA # +3'' +2'' +1'' +3/4'' +1/2'' +1/4'' -1/4'' TOTAL
PESO kg 12.6 26.4 58.2 27.6 47.6 61.4 161.8 395.60
PESO % 3.2 6.7 14.7 7.0 12.0 15.5 40.9 100.0
ENSAYE (gr/ Tm) Au Ag 0 .0 35 2 .0 45 0 .0 35 2 .0 45 0 .0 54 1 .8 18 0 .0 54 2 .0 45 0 .0 96 2 .0 21 0 .09 2 2. 34 0.652 7.0226 0.31 4.09
MALLA # +3'' +2'' +1'' +3/4'' +1/2'' +1/4'' -1/4'' TOTAL
PESO Kg 9.4 38.6 194.0 114.0 231.4 332.8 864.6 1784.8
PESO % 0.53 2.16 10.87 6.39 12.97 18.65 48.44 100.00
ENSAYE ( gr/ Tm) Au Ag 0.01 2.36 0.01 3.37 0.01 2.52 0.01 2.52 0.01 2.02 0.02 2.25 0.10 5.39 0.06 3.81
RIPIOS
RIPIOS MALLA # +3'' +2'' +1'' +3/4'' +1/2'' +1/4'' -1/4'' TOTAL
ENSAYE ( gr/ Tm) Au Ag
CONTENIDO CONTENIDO % DI STRI BUCI ON FI NO Au FI NO Ag Au Ag
13.96
0.01
2.56
0.18
35.7
4.5
5.0
170.0
8.18
0.01
2.91
0.11
23.8
2.6
3.3
292.3
14.06
0.02
2.44
0.23
34.3
5.5
365.7
17.59
0.02
3.14
0.33
55.2
8.2
7.8
777.5
37.41
0 .0 8
1 4. 42
2.99
539.4
73.6
75.8
2078.5
100. 00
0.04
7.12
4.07
711.64
100. 00
MALLA # +3'' +2'' +1'' +3/4'' +1/2'' +1/4'' -1/4'' TOTAL
CABEZA ENSAYE gr/ Tm Au Ag
RI PI OS ENSAYE gr/ Tm Au Ag
CONTENIDO CONTENIDO % DI STRI BUCI ON FI NO Au FI NO Ag Au Ag 0.11 6.51 0.36 1.59 0.23 13.65 0.76 3.34 0.79 26.75 2.58 6.54 0.38 14.27 1.22 3.49 1.16 24.32 3.75 5.95 1.43 36.32 4.64 8.88 26.67 287.22 86.68 70.22 30.77 409.03 100.00 1 00.00
4.8
1 00.00
% EXTRACCION POR MALLAS Au Ag
0.028
2.55
0.03
2.59
-3.6
-1.6
0.132
3.51
0.02
2.67
82.6
23.8
0.080
2.53
0.01
2.56
83.8
-1.3
0.100
2.78
0.01
2.91
87.0
0.100
3.03
0.02
2.44
84.0
19.4
0.156
3.51
0.02
3.14
87.8
10.6
0.545
14.97
0.08
14.42
85.3
3.7
0.27
7.47
0.04
7.12
85.01
4.68
-4.6
Tabla 3: Malla valorada en pila oxigenada
MALLA # +3'' +2'' +1'' +3/4'' +1/2'' +1/4'' 4M TOTAL
CABEZA ENSAYE gr/ Tm Au Ag 0.035 2.05 0.035 2.05 0.054 1.82 0.054 2.05 0.096 2.02 0.092 2.34 0.652 7.02 0.31 4.09
CONTENIDO CONTENIDO % DI STRI BUCI ON FI NO Au FI NO Ag Au Ag 0.01 1.2 0.1 0.3 0.02 7.3 0.4 1.9 0.11 27.4 1.9 7.2 0.09 16.1 1.6 4.2 0.18 26.2 3.2 6.9 0.39 41.9 6.9 11.0 4.84 261.2 85.9 68.5 5.64 381.44 100.00 1 00.00
RI PI OS ENSAYE gr/ Tm Au Ag 0.01 2.36 0.01 3.37 0.01 2.52 0.01 2.52 0.01 2.02 0.02 2.25 0.10 5.39 0.06 3.81
% EXTRACCI ON POR MALLAS Au Ag 71.4 -15.4 71.4 -64.8 81.5 -38.8 74.1 -23.4 85.4 0.0 77.2 4.0 84.7 23.2 81.66 6.75
Tabla 4: Malla valorada en pila Standard
