Oro Unidad 02

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Metalurgia Extractiva del Oro

UNIDAD II

Procesamiento de Menas Auríferas

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Índice Unidad II:

"Procesamiento de menas auríferas"

1. INTRODUCCIÓN........................................................................................................ 3 2. OBJETIVOS............................................................................................................... 3 3. EL TRATAMIENTO METALÚRGICO DE LOS MINERALES DE ORO .................................. 3 3.1. PROCESOS SIMPLES......................................................................................... 4 3.2. PROCESOS COMPLEJOS.................................................................................... 4 4. CHANCADO Y TRITURACIÓN ..................................................................................... 5 5. SISTEMA DE MOLIENDA............................................................................................ 6 6. AGLOMERACIÓN Y CURADO ...................................................................................... 8 7. MÉTODOS CONVENCIONALES DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES AURÍFEROS......... 8 7.1. CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA .................................................................... 8 7.2. CONCENTRACIÓN POR FLOTACIÓN..................................................................10 7.2.1. TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS...............................................................13 7.2.2. FORMA DE LAS PARTÍCULAS .................................................................13 7.2.3. ESTADO SUPERFICIAL DE LAS PARTÍCULAS DE ORO..............................13 7.2.4. PRESENCIA DE ORO LIBRE ...................................................................13 7.2.5. Ph DE LA FLOTACIÓN ...........................................................................13 7.2.6. REACTIVOS DE FLOTACIÓN ..................................................................14 7.2.7. AMALGAMACIÓN ..................................................................................14 7.2.8. FUSIÓN DIRECTA .................................................................................15 7.2.9. CIANURACIÓN......................................................................................15 7.2.10.TIOUREACIÓN Y TIOSULFATOS.............................................................16 8. FLUJOGRAMA PARA EL PROCESAMIENTO DEL ORO ...................................................16 8.1. EL CIRCUITO DE LIXIVIACIÓN .........................................................................16 8.2. SEPARACIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO .......................................................................17 9. RESUMEN DE LA UNIDAD.........................................................................................19

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UNIDAD II “PROCESAMIENTO DE MENAS AURÍFERAS” 1. INTRODUCCIÓN El procesamiento de menas auríferas para extraer el oro con un máximo retorno financiero, involucra efectuar cada una de las etapas que van desde el minado hasta conseguir un concentrado o producto comerciable. Para recuperar la máxima cantidad de oro, la mena debe ser molida finamente a fin de liberar las partículas de oro, para luego separarlo gravimetricamente o por algún método de acción química. El conocimiento de las características mineralográficas, de los depósitos, la dureza y la friabilidad del mineral aurífero, su distribución de oro y las condiciones de costos, son los parámetros fundamentales que determinan la selección del circuito óptimo de conminución y las procesos siguientes. Para la lixiviación de los minerales por agitación es necesario efectuar una molienda, tal que se exponga a la mayor cantidad del metal noble a la acción del disolvente o para concentrar óptimamente ya sea por gravimetría, amalgamación y/o flotación. 2. OBJETIVOS •

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Identificar las técnicas convencionales aplicadas al tratamiento de los minerales auríferos en plantas de procesamiento. Relacionar las propiedades intrínsecas de los minerales auríferos y sus diferencias con la ganga acompañante a fin de garantizar su separación. Revisar las principales tecnologías aplicadas a minerales auríferos y sus variables de operación.

3. EL TRATAMIENTO METALÚRGICO DE LOS MINERALES DE ORO

Fig. 2.1 Apilamiento de mineral en un proceso heap leaching

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Los métodos de recuperación de oro más utilizados a través de los años incluyen la concentración gravitacional, amalgamación, cianuración y flotación. Otras opciones de procesamiento incluyen el escogido a mano o mecánicos, fusión directa, tioureación y otros solventes. Todos estos procesos pueden aplicarse individualmente o combinados, lo cual depende, principalmente, de las características físicas y químicas del mineral. Desde el punto de vista de la complejidad de los minerales que contienen oro, los procesos metalúrgicos de extracción pueden clasificarse como:

PROCESOS DE EXTRACCIÓN PARA EL ORO

Procesos simples Oro liberado

Procesos complejos Oro asociado

3.1. PROCESOS SIMPLES Para minerales donde el oro se encuentra liberado o es fácilmente lixiviado, tales como disolución directa en una solución alcalina diluida de cianuro, concentración gravitacional o amalgamación. 3.2. PROCESOS COMPLEJOS Para minerales donde el oro se encuentra íntimamente asociado a otras especies mineralógicas o posee un tamaño submicroscópico. En la práctica, la mayoría de los procesos metalúrgicos que se emplean para la extracción de oro, corresponden a esta última clasificación caracterizada por una gran variedad de procesos que tienen como función principal: liberar, concentrar, extraer y recuperar el valor metálico.

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El tratamiento de los minerales auríferos se basa fundamentalmente en las propiedades muy características del oro nativo y los telururos de oro y plata, entre estas propiedades tenemos: PROPIEDADES DEL ORO Y SU PROCESAMIENTO

Alto peso específico, en comparación con los minerales de

La solubilidad en las soluciones diluídas de cianuros

Por lo tanto, la concentración gravimétrica y la cianuración de los minerales triturados o molidos, constituyen los métodos de tratamiento usados más frecuentemente en la minería aurífera. Sin embargo, debido a que una significativa proporción del oro puede encontrarse intimamante asociada a los sulfuros (por ejemlo: pirita, arsenopirita, galena, pirrotita, etc.) se ha incorporado la flotación a los flow sheets para poder producir concentrados de sulfuros auríferos de mejor ley. 4. CHANCADO Y TRITURACIÓN Los minerales poco permeables a las soluciones deben ser chancados para mejorar la exposición de los valores contenidos al ataque químico. El grado óptimo de chancado se determina a través de las pruebas de laboratorio en columnas, justificándose por lo general una trituración fina a objeto de incrementar las extracciones y acortar el periodo de lixiviación. Las pruebas de laboratorio revelan también la cantidad necesaria de cal que debe adicionarse al mineral para neutralizar la acción de los constituyentes formadores de ácidos; siendo, habitualmente dosificados en seco durante el chancado. Algunos minerales con contenidos excesivos de arcillas o de material fino generado durante el chancado, son difíciles de tratar debido a los problemas de porosidad y permeabilidad del lecho, ocasionado por la segregación de partículas finas. Si se trata de minería subterránea, a menudo la mena es triturada. Una trituradora de mandíbulas (48’x 36’) o un triturador giratorio grande pueden producir partículas inferiores a 5 pulgadas. Este es transportado y almacenado en silos o canchas de almacenamiento ubicadas cerca del triturador secundario. Para efectuar la trituración convencional se requieren pruebas y estudios de costos y las recomendaciones que conduzcan a la selección de las trituradoras primaria, secundaria y los molinos. Dichos estudios de factibilidad deben tomar muy en cuenta las condiciones climáticas del lugar específico, especialmente si la mena es explotada a cielo abierto. El sistema de trituración en múltiples etapas da posibilidades para una clasificación de tamaños en forma, manual, radiométrica o fotométrica.

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Dicha clasificación, seguida del estudio geológico, enriquecerá el mineral de alimentación a la planta de tratamiento, reduciéndose así el costo de procesamiento por kilogramo de oro producido. Como ya se mencionó, en varias menas el oro tiende a concentrarse en los finos de la operación de trituración. 5. SISTEMA DE MOLIENDA

Fig. 2.2 Liberación de mineral útil de la ganga en la molienda Con la finalidad de mejorar la extracción del oro, algunos minerales son reducidos hasta conseguir su liberación de la ganga que lo acompaña y maximizar la velocidad de reacción frente al solvente, de modo que la reacción de lixiviación sólido-líquido tome lugar. La factibilidad y conveniencia de la molienda autógena o semiautógena (SAG) debe ser considerada; y de ser atractiva, seriamente considerada. Un circuito de conminución con molienda autógena significa, como regla, costos de capital más bajos que la trituración en multietapas y molienda convencional. Sin embargo, la molienda autógena demanda mucha energía y no es adecuada en zonas cuyo costo de energía es elevado (Fig. 2.2. b). El proceso más simple de conminución es la molienda directa de la mena, tal como sale de la mina, el mismo está actualmente en uso en algunas plantas grandes de oro. Se están empleando molinos autógenos gigantes. Si la operación minera genera rocas excesivamente grandes, un triturador primario debe anteceder la etapa de molienda. El tamizado y clasificación completan el circuito cerrado de molienda. El rebalse de los ciclones debería contener partículas más finas que el tamaño máximo determinado para una completa liberación y una alta extracción del oro. La conminución de menas que contengan una gran cantidad de arcillas, se ve severamente afectada en climas húmedos o en invierno. Las arcillas húmedas tienden a pegarse en las correas y acumularse en los trituradores, bloqueando el flujo libre de los sólidos. En algunos casos durante las épocas invernales, se requiere lavar las arcillas finas, la que se efectúa en el circuito de chancado utilizando cedazos de tamaño adecuado.

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

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6. AGLOMERACIÓN Y CURADO Dada las características de la molienda; por la naturaleza del mineral, es preciso efectuar un tratamiento previo para lograr una adecuada percolación en la lixiviación en pilas con la consiguiente recuperación de los elementos valiosos. El mejor método para solucionar este problema es juntar las partículas finas, por un proceso de aglomeración. Este proceso es ampliamente usado en la industria de hierro donde además de la aglomeración se realiza sobre el aglomerado un tratamiento térmico que originara los pellets de óxido de hierro. En la industria no ferrosa también es utilizado, por ejemplo: para aglomerar los concentrados de zinc previamente a carguío a los hornos de cama fluida. 7. MÉTODOS CONVENCIONALES DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES AURÍFEROS Las características más comunes de los métodos de los concentrados se describen en los siguientes párrafos: 7.1. CONCENTRACIÓN GRAVIMÉTRICA Este sistema de beneficio se conoce desde los principios de la minería, en los que se explotaba los placeres con buena cantidad de oro liberado. Su principal campo de aplicaciones es en la recuperación de oro libre grueso de depósitos aluviales y como etapa previa o complemento de los otros procesos más extendidos, como son la flotación y la lixiviación. Un gran número de plantas de tratamiento de oro incorporan en sus circuitos una o más etapas de concentración gravimétrica, para poder recuperar las partículas gruesas de los minerales auríferos liberados. Existen muchos tipos de separadores gravimétricos usados para recuperar el oro, tales como sluices, jigs, mesas gravimétricas, conos y espirales, etc. Este método es efectivo, debido a que se fundamenta en la diferencia de peso específico entre la ganga (2,7) y el mineral aurífero (15,3 a 19,3); por ello es importante que el metal precioso esté liberado de los acompañantes, y su tamaño no sea inferior a 30 micrones. Los aparatos clásicos como canaletas, mesas, (Fig. 2.3), jigs y espirales (Fig. 2.4) se han actualizado en cuanto a materiales utilizados en su construcción, incorporando fibra de vidrio y elastómeros, además, diversas mejoras mecánicas y de control han extendido el límite de su aplicación, pudiéndose ahora recuperar finos menores de 100 micras. En cuanto a capacidad, sólo los conos tipo Reichter se han adaptado a las necesidades de tratar volúmenes, tal como es el caso de la explotación rentable de los depósitos tipo placer existentes.

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Es particularmente interesante el caso de la recuperación por gravimetría del oro liberado en el mismo circuito de molienda para cianuración o flotación. Ocurre que el metal, por su ductilidad y alto peso, tiende a quedarse con la porción gruesa del aparato clasificador, volviendo al molino. Conviene por tanto retirar este oro cuanto antes, evitando su molienda excesiva.

También por gravimetría puede recuperarse el oro que se encuentra recubierto de una capa de óxido de hierro u otro compuesto, provocado por la cementación ocurrida en la molienda y que lo hace refractario a otros procesos. 7.2. CONCENTRACIÓN POR FLOTACIÓN El proceso de flotación distingue claramente a los minerales, de acuerdo a sus características mineralógicas y sus propiedades químicas superficiales. A menudo se hace necesario para flotar minerales sulfurados portadores del metal valioso. La flotación se aplica para concentrar el oro y los sulfuros asociados al elemento valioso. La principal ventaja de la flotación, en el caso del oro, es reducir la cantidad de material que luego será tratado por otros métodos, lo cual sería muy costoso si se aplica a todo el material evaluado.

Fig. 2.5 Planta de flotación de minerales

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El oro nativo y los telururos de oro y plata flotan con los sulfuros. Los concentrados de sulfuros generalmente contienen partículas libres que corresponden a minerales auríferos y partículas de oro amarrado a los sulfuros. Si la mayor parte del oro se encuentra libre en el concentrado de flotación, este puede ser directamente amalgamado o cianurado, pero frecuentemente se halla amarrado a los sulfuros (ejemplo: pirita, arsenopirita, galena, chalcopirita, pirrotita, etc.) de tal manera que se hace necesario aplicar tecnología especial en el tratamiento de dichos materiales (bio-oxidación o tostación). Parte del oro puede encontrarse empañado o revestido y crear problemas durante la flotación por su pérdida en los relaves. Para poder identificar la forma de flotación de los minerales sería bueno recordar que metalúrgicamente las menas auríferas, de acuerdo a su mineralogía, los minerales se pueden agrupar en los siguientes grupos:

MENAS AURÍFERAS

El oro está en estado libre y parte asociada generalmente a pirita o arsenopirita. Es el tipo de mena de oro más común.

El oro está asociado a ganga de cuarzo, en las cuales primitivamente estuvo asociado a sulfuros de hierro, el cual por efectos geológicos fue lixiviado pasando el Fe a estado de óxido.

El oro está asociado a sulfuros de fierro y formando compuestos como teluros. El oro es subsidiaro, o complementario de una mena metálica compleja, tal como Pb – Cu - Zn.

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¿Cómo flotar el oro?

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El tratamiento de las dos primeras menas auríferas puede ser por medio de una flotación selectiva del oro; depresando la ganga y los sulfuros metálicos en el relave. Si la asociación del oro con los sulfuros metálicos es más fina, de modo que no justifique económicamente una molienda de este tipo, se realizará una flotación colectiva del oro y sulfuros metálicos, para luego ser serados por medio de otro proceso después de una remolienda del concentrado colectivo o cianurando directamente este concentrado después de una tostación. El tratamiento de los dos siguientes grupos es, generalmente, una flotación colectiva del oro junto a minerales sulfurados de valor, constituyendo concentrados específicos con alto contenido de oro desde procesos pirometalúrgicos.

Tamaño/forma de la partícula de oro. Estado superficial de las artículas de oro. ¿Qué variables se manejan en la flotación? de menas auríferas?

La presencia de oro libre. PH de la flotación. Reactivos de la flotación Minerales de ganga.

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7.2.1.

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS El tamaño varía sobre un amplio rango, siendo solamente separables por flotación partículas menores a 0,2 mm (65 malla tyler). Partículas de oro mayores a este tamaño no flotarán debido a su peso; además, en el circuito de molienda sólo se laminarán, debido a su maleablidad, produciéndose pérdidas de finos entre el molino y el clasificador.

7.2.2.

FORMA DE LAS PARTÍCULAS La forma de las partículas de oro es de importancia en la flotación de minerales de oro, siendo las partículas de forma laminar y concrecionadas mejores que las partículas esferoidales.

7.2.3.

ESTADO SUPERFICIAL DE LAS PARTÍCULAS DE ORO El grado de pureza o limpieza de la superficie de las partículas de oro, es de importancia en el proceso de flotación, debido a la adsorción de los reactivos colectores sobre ella. Produciendo en aquellas partículas de oro sucias o manchadas generalmente por una partícula de óxido de hierro hidratado, bajas sustanciales de flotabilidad.

7.2.4.

PRESENCIA DE ORO LIBRE En menas auríferas en que el oro se encuentra sólo como oro metálico, a pesar de ser una mena de alto contenido de oro, su separación por flotación es dificultuosa en el concentrado, debido a la falta de sólido en la capa de espuma superficial, o sea, al menor número de partículas de oro por unidad de peso de la mena y su alto peso específico.

7.2.5.

PH DE LA FLOTACIÓN Con respecto al pH de la flotación, este debe ser neutro o ligeramente alcalino (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 aurífera.

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7.2.6.

REACTIVOS DE FLOTACIÓN Los colectores que mejor actúan en la flotación de menas auríferas son los xantatos etílicos y butílicos, acompañados con los ditiofosfatos como colectores auxiliares. La combinación de colectores aumenta la recuperación y la velocidad de flotación, mientras se reduce el consumo de colector. Cuando se usa la combinación de un xantato alto con uno más bajo la flotación de los sulfuros auríferos que presentan una oxidación incipiente es mejorada significativamente.

7.2.7. AMALGAMACIÓN Se aplica cuando el metal está liberado o cuando se tiene un concentrado de alta ley emergente de los procesos de concentración gravimétrica o flotación y se prosigue con el proceso de amalgamación, que consiste en poner en contacto el mineral aurífero con el mercurio líquido, de manera que se de lugar a la formación de la amalgama.

La técnica de amalgamación se basa en la menor tensión superficial de la interfase oro – mecurio respecto a la de oro – agua favoreciéndose la combinación de los 2 metales en lo que se denomina “amalgama” que va desde el compuesto AuHg 2 a AuHg .

Los limites de su aplicación residen no sólo en la liberación del metal, sino también en la granulometría y la presencia de contaminantes, tales como ciertos sulfuros solubles en agua o los reactivos de carácter hidrófobo. Su manipulación es peligrosa y requiere bastante mano de obra, lo que hace que el sistema haya perdido vigencia.

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7.2.8.

FUSIÓN DIRECTA Consiste en que muchas menas se mezclan con otras de plomo y cobre para luego fundirlas. Durante el proceso de fusión el metal precioso es absorbido en la mata o metal base, del que se recupera posteriormente durante su refinación. Por este método se obtiene el oro como subproducto.

7.2.9.

CIANURACIÓN Es el proceso, por el cual, se logra disolver el oro y la plata (en forma preferencial) mediante una solución alcalina de cianuro de sodio. En la actualidad existen muchas plantas, que aplicando el método conocido como lixiviación en pilas (heap leaching), están explotando recursos minerales auríferos de baja ley en forma bastante rentable. Pero, lamentablemente, la aplicación de la cianuración tiene sus límites o inconvenientes cuando se aplica a los llamados minerales refractarios. Las técnicas de cianuración comprende:

CIANURACIÓN

AGITACIÓN

PILAS

IMPORTANTE Aparte de conocer la naturaleza de los minerales auríferos, es importante identificar la mineralogía de la ganga no metálica, para, de esta forma, determinar la exacta efectividad de la cianuración.

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7.2.10. TIOUREACIÓN Y TIOSULFATOS •

Tiourea CS (NH2)2

La alternativa de la tiourea se ha estudiado bastante, debido a su cinética de lixiviación muy rápida (un orden de magnitud superior a la de cianuración). Las desventajas son las menores recuperación causadas por su descomposición, lo que también implica consumos altos de reactivos y dificultades cinéticas por pasividad de la superficie. Para la estabilización se ha propuesto el uso de SO2, úrea y otros reactivos. Como oxidante se usa Fe2(SO4)3 y el pH se ajusta entre 1 y 1,5 con H 2SO4 •

Tiosulfato

El uso de tiosulfato fue el método preferido antes que apareciera la cianuración, cien años atrás y lo desplazará totalmente. Recientemente se han realizado mejoras del proceso y se ha utilizado en la lixiviación de oro y plata desde residuos de oxidación a presión. También se ha estudiado su uso en la lixiviación de concentrados sulfurados complejos, usando soluciones amoniacales de tiosulfato 8. FLUJOGRAMA PARA EL PROCESAMIENTO DEL ORO Además de circuito de conminución, las plantas de procesamiento de oro contienen circuitos propios de clasificación y concentración. Siendo las más resaltantes los siguientes: • • • • •

El circuito de lixiviación con cianuro. El área de separación sólido-líquido. El circuito de re-extracción El área de fusión y refinación. El área de disposición y detoxificación de residuos.

8.1. EL CIRCUITO DE LIXIVIACIÓN La disolución del oro (Fig 2.6) puede efectuarse en tanques tipo Pachuca, estanques o montones (pilas), cada una de ellas posee sus características propias y sus accesorios respectivos, de manera que la solución lixiviante conserve sus propiedades físicas y químicas óptimas. Los tiempos que duran los procesos de lixiviación son muy variados, pudiendo requerirse escasas horas (4-8), como numerosos días (30-40), dependiendo de las características de la mena aurífera.

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8.2. SEPARACIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO Cuando la disolución del oro se ha completado, se debe separar la solución rica de los sólidos, si el oro va a ser recuperada por precipitación con zinc. Los sólidos lixiviados deben ser lavados completamente a fin de minimizar cualquier pérdida de oro disuelto. La decantación en contracorriente en una serie de espesadores, está diseñada para proporcionar la separación sólido líquido con un buen lavado de los sólidos. Con una serie de espesadores, los sólidos se lavan a medida que fluyen del primer al último espesador y al depósito de colas, el líquido de los lavados rebalsa y es bombeado desde el último al primer espesador, en contracorriente al movimiento de los sólidos. En un sistema de decantación en contracorriente, deben percatarse de las siguientes características de diseño: • • • • •

Tuberías de desvío para sacar de operación un espesador. Cajas de mezclado para la alimentación a cada espesador. Bombas de reserva para todos los espesadores. Puntos de adición de floculantes y/o coagulantes. Pisos inclinados para facilitar la colección de excesos.

El proceso de precipitación de oro, con zinc en polvo, tiene sus propias etapas (MerrillCrowe) la que se desarrolla en unidades posteriores.

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ESQUEMA GENERAL DEL PROCESO HIDROMETALÚRGICO DEL ORO MINERAL AURÍFERO

PRE TRATAMIENTO

LIXIVIACIÓN

SEPARACIÓN SÓLIDO - LÍQUIDO

PRECIPITACIÓN QUÍMICA

DEPOSICIÓN ELECTROLÍTICA

FUNDICIÓN

REFINACIÓN Fig. 2.6 Esquema general del proceso hidrometalúrgico

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9. RESUMEN DE LA UNIDAD Los procesos de extracción de oro incluyen una variedad de técnicas cada una de ellas con ciertas ventajas y desventajas unas respecto a otras. Pero las técnicas de procesamiento están más bien en función de cómo se presenta el oro, o la ocurrencia del oro en la mena. Las técnicas más utilizadas son la concentración gravimétrica, la amalgamación, la flotación y la cianuración, está última de mayor difusión y presencia como técnica usual. Evidentemente el procesamiento de los minerales auríferos dependen de las propiedades específicas del oro; en las cuales destacan el alto peso específico en composición con la ganga mineral y la solubilidad que presenta el oro en soluciones diluidas de cianuros alcalinos. El procesamiento de menas auríferas también comprende operaciones de trituración, molienda y aglomeración y curados cuando se requiera. La concentración gravimétrica aprovecha la diferencia de pesos específicos, su principal campo de aplicación está en la recuperación de oro libre y grueso, además ha sido incorporado en los flow sheets de un gran número de plantas de procesamiento. El proceso de flotación se realiza de acuerdo a las propiedades fisico-químicas de los minerales 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 será tratado por otros métodos. Las técnicas hidrometalúrgicas incluyen la cianuración de menas, que será ampliado en unidades posteriores.

FIN DE LA UNIDAD

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Oro Unidad 02

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