EXTRACCIÓN DE ORO DE MINERAL AGLOMERADO EN PILAS DE LIXIVIACIÓN Arturo Cavero – Superintendente de Planta Miguel Lara – Supervisor Lab. Metalúrgico Cía. Minera Sipan S.A.C.
I. INTRODUCCIÓN El proceso de extracción de oro comprende el acarreo del mineral de mina al pad de lixiviación, lugar donde es depositado formando niveles de 8 metros de altura (llamados lifts). Este mineral es regado con una solución cianurada, la cual va disolviendo el oro contenido en éste, en su descenso de lift a lift. Para este proceso se utiliza cal para mantener un pH que impida la formación de ácido cianhídrico (HCN). El mineral puesto en el pad (mineral del tipo sílice oxidada, coluviales, cuarzo alunita y mixtos) no presentaba mayores problemas en la percolación desde su inicio, utilizando el proceso anteriormente descrito. A partir del mes de marzo del año 2000, se tuvo problemas con la extracción de oro, ya que la solución cianurada de regado no percolaba igual que en el mineral inicial, trayendo como consecuencia la disminución en la recuperación de oro en el pad. Por tanto se procedió a realizar pruebas metalúrgicas para solucionar el problema, llegando a determinar que el método más apropiado para este nuevo tipo de mineral por lixiviar al que nos enfrentábamos (con alto contenido de arcilla y abundante cantidad de agua) era aglomerándolo.
II. OBJETIVOS §
Determinar que variables y rangos influyen en la extracción de oro.
§
Incrementar el porcentaje de extracción en las pilas de lixiviación.
1
§
Determinar un modelo matemático en función de las variables estudiadas que describa el fenómeno.
III.
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Materiales 3.1.1 Características del Mineral La muestra utilizada para las pruebas fue preparada a base de mineral extraído de mina: el mineral cuarzo-alunita presenta ley promedio de cabeza de 0.838 g/m3 y el mineral coluvial presenta ley promedio de cabeza de 2.256 g/m3. 3.1.2 Instrumentos de Recolección de Datos : A. Reactivos: -
Para preparación de Solución Cianurada: Cianuro de sodio, NaCN Hidróxido de sodio, NaOH
-
Para análisis de cianuro libre: Nitrato de plata, AgNO3 Rodanina
B. Material de Laboratorio: -
Probeta
-
Vaso de precipitación
-
Papel filtro
-
Gradilla portatubos
-
Pipeta
-
Tubos de ensayo
-
Frascos de plástico de 1 l
C. Equipos: -
pHmetro
-
Equipo de destilación al vacío
-
Bombas peristálticas
-
Agitador magnético
2
-
Balanza analítica
-
Tamizadora
-
Secadora
-
Pulverizadora
-
Chancadora de quijada
3.2 Métodos 3.2.1 Experimental A. Equipo Experimental: Este consistió de una batería de 20 columnas de plástico (1.2 metro de altura por 6 pulgadas de diámetro), cada una de las cuales tenía una manguera para el riego mediante una bomba peristáltica, y otra para recolectar la solución lixiviada en baldes y posteriormente analizarla. B. Procedimiento Experimental: Se realiza según los siguientes pasos: -
Recepción del mineral.
-
Separación por mallas.
-
Cuarteo de cada malla. · Análisis de cabeza. · Análisis de acidez.
-
Mineral para prueba.
-
Pesado de cada malla.
-
Homogenizado de mineral.
-
Cargado de columna.
-
Solución de cianuro para riego.
-
Solución lixiviada.
-
Solución remanente a planta.
-
Muestra para análisis.
-
Final de lixiviación.
-
Descarga de mineral.
-
Separación por mallas
-
Pulverizado de cada malla.
3
-
Análisis de Colas.
C. Diseño Experimental: El diseño experimental tomado es el Factorial Fraccionado(1)(3): 28-4, tomando las siguientes variables y rangos, se muestra en la Tabla a:
X1 x2 X3 X4 X5 X6 X7 X8
VARIABLES cemento (relación) Nitrato de potasio tipo min. (cuarzo/coluv.) Humedad Ayud. Aglom. Fuerza Cianuro curado Ratio riego tiempo curado
RANGOS + 0 5 Kg/Tn 15 Kg/Tn 10 Kg/Tn 0.1 Kg/Tn 1.5 Kg/Tn 0.8 Kg/Tn 1/2 2/1 1/1 10% 18% 14% 0.0227Kg/tn 0.1134Kg/tn 0.06805Kg/tn 0 ppm 100 ppm 50 ppm 5l/h.m2 10l/h.m2 7.5l/h.m2 16 h 96 h 56 h Tabla a.
El número de pruebas a desarrollarse son 20 en total, incluyendo los cuatro centros que se describen en la Tabla b:
4
MATRIZ DE PRUEBAS Prueba 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
X1 + + + + + + + + 0 0 0 0
X2 + + + + + + + + 0 0 0 0
X3 + + + + + + + + 0 0 0 0
X4 + + + + + + + + 0 0 0 0
234
134
123
124
X5 + + + + + + + + 0 0 0 0
X6 + + + + + + + + 0 0 0 0
X7 + + + + + + + 0 0 0 0
X8 + + + + + + + + 0 0 0 0
Tabla b. D. Procedimiento de Toma de Datos: Se toman muestras sólidas antes de iniciarse las pruebas para determinar la ley de cabeza del mineral. Se toman muestras líquidas diariamente para análisis de la ley de oro de la solución lixiviada, así como pH y fuerza de cianuro. Se toman muestras sólidas después de culminar la lixiviación para determinar la ley de colas del mineral. E. Procesamiento de Datos: Los datos obtenidos diariamente se encuentran en formatos con la finalidad de analizar los resultados del proceso y son resumidos en la Tabla Nº 01 (ver apéndice).
5
Los datos de % de recuperación de Oro de todas las pruebas son analizados estadísticamente para determinar el grado de influencia de cada variable independientemente y sus interacciones (ver apéndice).
III. RESULTADOS Y ANÁLISIS: 3.1
Resultados:
Al analizar los datos experimentales determinamos que las recuperaciones están sobre 80% (prueba Nº 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13 y 14), llegando incluso a valores máximos del 87.5% (prueba Nº10) y mínimo del 72 % (prueba Nº 15). Del procesamiento de datos estadísticamente (apéndice), se obtienen las variables e interacciones significativas (nitrato de potasio, % humedad y ratio de riego). Con las variables e interacciones significativas determinamos un modelo matemático. Reemplazando valores de las variables e interacciones (Tabla Nº 02-A, apéndice) en el modelo matemático, obtenemos porcentajes de recuperaciones de oro (Tabla Nº 02-B, apéndice). Con las tablas Nº 02-A y Nº 02-B construimos las gráficas Nº 01 y Nº 02 (apéndice), donde observamos mejor los porcentajes de recuperación de oro. De la Gráfica Nº 02 deducimos los rangos óptimos de las variables significativas, para obtener recuperaciones iguales a 80% o mayores. Para el nitrato de potasio va desde 0,31 a 1,12 g de Nitrato / t de mineral, para la humedad están dentro de :11,2% a 15,8% en peso y para el ratio de riego varía de 5 a 10 l/h-m2.
6
3.2 Análisis de Resultados De las variables y rangos estudiadas se determinó que son significativas: el nitrato de potasio, % humedad y ratio de riego, así como un ligero efecto de la interacción de todas las variables independientes. El modelo matemático hallado es verificado estadísticamente mediante el test F. De las gráficas Nº 01 y Nº 02 determinamos los rangos óptimos de las variables para obtener recuperaciones mayores o iguales al 80%: §
Nitrato de potasio: 0,31 a 1,12 g de Nitrato / t de mineral.
§
Humedad del mineral: 11,2% a 15,8% en peso.
§
Ratio de riego: 5 a 10 l/h-m2.
Así mismo se determinó que económicamente el rango recomendable de las variables significativas debe ser: §
Nitrato de potasio: 0,31 a 0,66 g de nitrato / t de mineral.
§
Humedad del mineral: 11,2% a 13,2% en peso.
§
Ratio de riego: 5 a 10 l/h-m2.
IV. CONCLUSIONES a) Las variables que influyen significativamente en el proceso de lixiviación de mineral aglomerado dentro del rango estudiado son: el nitrato de potasio (0.1 a 1.5 g/t), la humedad del mineral (10 a 18%) y el ratio de riego (5 a 10 l/h-m2). b) Para recuperaciones iguales o sobre el 80%, el rango de valores de las variables significativas son: nitrato de potasio: 0,31 a 0,66 g de nitrato / t de mineral, humedad:11,2% a 13,2% en peso y el ratio de riego: 5 a 10 l/h-m2, que están dentro del rango óptimo, lo cual implica reducción en costos de operación.
7
c) Comparando datos experimentales obtenidos con mineral aglomerado y mineral sin aglomerar se determina que la cinética inicial es mayor en el mineral aglomerado. d) Se encontró un modelo matemático codificado que describe el proceso: Y = 82.2 + 1.19x2 – 1.69x4 + 2.03x7 – 1.91x10 – 1.14x13.
8
APÉNDICE Cálculos Estadísticos A. Cálculo de Coeficientes: Matriz XTY Cem
Nitra
Cuar
%
Ayud
/Alun Hum. Aglo.
CN
Ratio Tiem
cura
Rieg
cura
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
X9
X10
X11
X12
X13
X14
X15
1315
-2.2
19
5.2
-2.7
-8.8
-8.4
32.4
-11.8
-16.4
-30.6
9.2
7.8
-18.2
-4.2
4.4
Cuar
%
Ayud
CN
Ratio Tiem
Matriz XTY/16 Cem
Nitra
X0
X1
X2
X3
X4
82.2
-0.14
1.19
0.33
-1.69
/Alun Hum. Aglo.
cura
Rieg
cura
X5
X6
X7
X8
X9
X10
X11
X12
X13
X14
X15
-0.55
-0.52
2.03
-0.74
-1.03
-1.91
0.58
0.49
-1.14
-0.26
0.27
B. Análisis de Varianza: Suma de
Grados de
Media de
Cuadrados
Libertad
Cuadrados
-2.2
0.3
1
0.3
0.2
10.13
X2
19
22.6
1
22.6
12.0
X3
5.2
1.7
1
1.7
0.9
X4
-27
45.6
1
45.6
X5
-8.8
4.8
1
X6
-8.4
4.4
1
X7
32.4
65.6
1
X8
-11.8
8.7
1
8.7
4.6
10.13
NO
SIGNIF
X9
-16.4
16.8
1
16.8
8.9
10.13
NO
SIGNIF
X10
-30.6
58.5
1
58.5
31.1
10.13
SI
SIGNIF
X11
9.2
5.3
1
5.3
2.8
10.13
NO
SIGNIF SIGNIF
X1
Fo
F 95%, 1 ,1
Fo > F NO
SIGNIF
10.13
SI
SIGNIF
10.13
NO
SIGNIF
24.2
10.13
SI
SIGNIF
4.8
2.6
10.13
NO
SIGNIF
4.4
2.3
10.13
NO
SIGNIF
65.6
34.8
10.13
SI
SIGNIF
X12
7.8
3.8
1
3.8
2.0
10.13
NO
X13
-18.2
20.7
1
20.7
11.0
10.13
SI
SIGNIF
X14
-4.2
1.1
1
1.1
0.6
10.13
NO
SIGNIF
X15
4.4
1.2
1
1.2
0.6
10.13
NO
SIGNIF
Curvatura
25.99
25.992
1
26.0
13.8
10.13
SI
SIGNIF
Error
5.65
5.65
3
1.9
Total
-17.958
292.8
19
c. Modelo matemático en escala codificada: Y = 82.2 + 1.19X2 – 1.69X4 + 2.03X7 – 1.91X10 – 1.14X13
9
d. Verificación estadísticamente (si el modelo matemático representa adecuadamente a los datos experimentales mediante el test F). Si Fo < F tabla. Prueba
Coef. Mod. Hallado 82.2 82.20
Y
Yest
Resid.(Y-Yest)
1
79.10
80.68
-1.58
2
-0.14
0.00
85.70
86.33
-0.63
3
1.19
1.19
82.20
82.73
-0.53
4
0.33
0.00
81.90
83.83
-1.93
5
-1.69
-1.69
76.30
74.25
2.05
6
-0.55
0.00
80.80
79.9
0.90
7
-0.52
0.00
86.20
84.4
1.80
8
2.03
2.03
84.30
85.5
-1.20 1.15
9
-0.74
0.00
81.60
80.45
10
-1.03
0.00
87.40
86.1
1.30
11
-1.91
-1.91
85.00
82.95
2.05
12
0.58
0.00
84.20
84.05
0.15
13
0.49
0.00
81.80
82.13
-0.33
14
-1.14
-1.14
87.50
87.78
-0.28
15
-0.26
0.00
71.90
76.53
-4.63
16
0.27
0.00
79.30
77.63
1.67
SC = 48.16 SCMr = 4.01 Fo = 2.11 F de tabla = 8.74 Fo
10
TABLAS Tabla Nº 01: Porcentaje Recuperación de Oro en Pruebas.
Prueba N°
% RECUP.
1
79.1
2
85.7
3
82.2
4
81.9
5
76.3
6
80.8
7
86.2
8
84.3
9
81.6
10
87.4
11
85
12
84.2
13
81.8
14
87.5
15
71.9
16
79.3
17
85.9
18
85.6
19
83
20
85.7
Tabla Nº 02-A: Variables y Rangos (Decodificadas y Codificadas)
X1 Cemento(Kg/Tn) 5.0 -1
X2 Potasio(Kg/Tn)
X3
X4
Cuarz/Arcill -1.0 -1
Humedad(%) 10.0 -1
Ay. Aglo.(Kg/Tn) NaCN cura(ppm) 0.0227 -1 0 -1
X5
X6
X8 Tiem. Curad(h)
0.10
-1
16.0
-1
6.0 7.0
-0.8 -0.6
0.24 0.38
-0.8 -0.6
-0.8 -0.6
-0.8 -0.6
10.8 11.6
-0.8 -0.6
0.0318 0.0408
-0.8 -0.6
10 20
-0.8 -0.6
24.0 32.0
-0.8 -0.6
8.0
-0.4
0.52
-0.4
-0.4
-0.4
12.4
-0.4
0.0499
-0.4
30
-0.4
40.0
-0.4
9.0
-0.2
0.66
-0.2
-0.2
-0.2
13.2
-0.2
0.0590
-0.2
40
-0.2
48.0
-0.2
10.0
0
0.80
0
0.0
0
14.0
0
0.0681
0
50
0
56.0
0
11.0
0.2
0.94
0.2
0.2
0.2
14.8
0.2
0.0771
0.2
60
0.2
64.0
0.2
12.0
0.4
1.08
0.4
0.4
0.4
15.6
0.4
0.0862
0.4
70
0.4
72.0
0.4
13.0
0.6
1.22
0.6
0.6
0.6
16.4
0.6
0.0953
0.6
80
0.6
80.0
0.6
14.0
0.8
1.36
0.8
0.8
0.8
17.2
0.8
0.1043
0.8
90
0.8
88.0
0.8
15.0
1
1.50
1
1.0
1
18.0
1
0.1134
1
100
1
96.0
1
11
Tabla Nº 02-B: Variables, Rangos (Decodificadas y Codificadas) y % de recuperación de Oro Calculado Cem.,Nit. K, Tipo X7
RATIO RIEGO
min.,Hum, Aglom
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
CN cur, Tiem cur
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
10 1
-1
64.0
65.0
66.1
67.2
68.2
69.3
70.4
71.4
72.5
73.6
74.6
-0.8
69.3
70.2
71.1
72.1
73.0
73.9
74.9
75.8
76.7
77.7
78.6
-0.6
73.5
74.3
75.1
75.9
76.8
77.6
78.4
79.2
80.0
80.8
81.6
-0.4
76.8
77.4
78.1
78.8
79.5
80.1
80.8
81.5
82.2
82.8
83.5
-0.2
79.0
79.5
80.1
80.6
81.1
81.7
82.2
82.8
83.3
83.9
84.4
0
80.1
80.5
81.0
81.4
81.8
82.2
82.6
83.0
83.4
83.9
84.3
0.2
80.3
80.5
80.8
81.1
81.4
81.7
82.0
82.3
82.5
82.8
83.1
0.4
79.4
79.5
79.7
79.8
80.0
80.1
80.3
80.4
80.6
80.8
80.9
0.6
77.4
77.5
77.5
77.5
77.5
77.6
77.6
77.6
77.6
77.7
77.7
0.8
74.5
74.4
74.3
74.2
74.0
73.9
73.8
73.7
73.6
73.5
73.4
1
70.5
70.2
70.0
69.8
69.5
69.3
69.1
68.8
68.6
68.4
68.1
Y = 82.2 + 1.19X2 – 1.69X4 + 2.03X7 – 1.91X10 – 1.14X13 Donde : X2 = Var. Indep. (Nitrato de Potasio). X4 = Var. Indep. (% Humedad). X7 = Var. Indep. (Ratio Riego). X10 = Interacción (X1X3 +X4X6 +X2X7 + X5X8) X13 = Interacción (X1X6 + X3X4 + X2X5 + X7X8)
12
G r áf i ca N º 0 1 : PO R C E N T A JE D E R E C U P E R A C I O N D E O R O
86.0 84.0
% Re cup. Au
82.0 80.0 78.0
84.0-86.0 76.0
10
82.0-84.0
80.0-82.0
78.0-80.0
76.0-78.0
74.0-76.0
72.0-74.0
70.0-72.0
9
74.0
8
72.0
Ratio
7 70.0
-1
6 6 -0.
2 -0.
5
0.2
0.6 Ce m .,Nitr ato, Tipo m in.,Hum .,Ayud. aglom .,CN cur.,Tie m cur.
1
Gr áfica Nº 02: PORCENTAJE DE RECUPERACION DE ORO (vis ta s up e r ior )
10
9.5
9
8.5
8
7.5
Ratio
7
84.0-86.0 6.5
6
82.0-84.0
80.0-82.0
78.0-80.0 5.5
5
Ce m e nto ,Nitrato K, Tip o m in.,% Hu m .,Ayud. ag lom .,CN cur ado,Tie m cur ado .
76.0-78.0
74.0-76.0
72.0-74.0
70.0-72.0
13
REFERENCIAS: (1) Jorge Ayala, Richard Pardo “OPTIMIZACION POR DISEÑOS EXPERIMENTALES” CONCYTEC, 1995. (2) Sergio Misari “METALURGIA DEL ORO” vol. II Edit. Talleres de Publiasesores SRL., Lima-Perú. (3) Douglas C. Montgomery “PROBABILIDAD Y ESTADISTICA” Edit. McGraw-Hill Interamericana Editores S.A., México.
14
