Proceso y plan de pretratamiento con cloruración para la extracción de oro de minerales carbonosos: cómo contrarrestar el «efecto de robo de oro» y convertir los minerales difíciles de tratar en una fuente de beneficios
Proceso y plan de pretratamiento con cloruración para la separación de minerales auríferos carbonosos: cómo contrarrestar el efecto de «secuestro del oro» y convertir los minerales difíciles de tratar en una fuente de beneficios
Los yacimientos auríferos carbonosos son reconocidos mundialmente como uno de los tipos de yacimientos de oro más difíciles de tratar. Las sustancias carbonosas presentes en este tipo de minerales (grafito, carbón activo, ácido húmico, etc.) «secuestran el oro», es decir, adsorben los complejos de cianuro y oro ya disueltos, lo que provoca una caída drástica de la tasa de lixiviación con cianuro convencional, que suele situarse entre el 20 % y el 50 %.Muchos propietarios de minas se han enfrentado a esta difícil situación: han cambiado dos veces de equipo, pero la tasa de recuperación sigue sin mejorar y el consumo de productos químicos se mantiene elevado. La raíz del problema no suele estar en el equipo, sino en que los compuestos carbonosos no se han tratado de forma eficaz antes de la lixiviación.En este artículo, tomando como ejemplo el proceso y el plan de pretratamiento mediante cloración de los yacimientos de oro carbonosos de GoldProcessingPlant, se analizan de forma sistemática las características del mineral de los yacimientos de oro carbonosos, los principios del pretratamiento mediante cloración, la ruta del proceso, la configuración de los equipos y las vías para la puesta en práctica del plan, con el fin de proporcionar una referencia técnica aplicable a los promotores de yacimientos de oro carbonosos.
I. Características del mineral de oro carbonífero: ¿por qué es baja la tasa de lixiviación con cianuro convencional?
La dificultad de tratamiento de los yacimientos de oro carbonosos se debe principalmente al efecto de «secuestro del oro» que producen las materias carbonosas:
1. Las sustancias carbonosas adsorben el oro ya disuelto.
Las sustancias carbonosas presentes en el mineral, como el grafito, el carbón activo y el ácido húmico, poseen propiedades de adsorción similares a las del carbón activo.Durante el proceso de lixiviación con cianuro, el oro se disuelve formando complejos de cianuro de oro que pasan a la solución; sin embargo, las sustancias carbonosas readsorben este oro ya disuelto de vuelta a la fase sólida, lo que provoca que «se lixivie, pero no se recupere».
2. El tipo de materia carbonosa determina la dificultad del pretratamiento.
La capacidad de «secuestro de oro» varía considerablemente entre los distintos compuestos carbonosos: el carbón activo tiene la mayor capacidad de adsorción, seguido del grafito, mientras que los humos son relativamente más débiles. La elección del método de pretratamiento depende del contenido de compuestos carbonosos y de su estado de presencia.
3. Suele aparecer en asociación con arsénico y azufre, lo que agrava las dificultades de tratamiento.
Los yacimientos auríferos carbonosos suelen estar asociados a pirita arseniosa y arsenopirita, entre otros. El arsénico recubre el oro y el carbono vuelve a adsorber el oro disuelto; bajo esta doble interferencia, la tasa de lixiviación con cianuro convencional es lamentablemente baja, lo que supone un desperdicio total de los reactivos.
4. La lixiviación directa mediante procesos convencionales resulta poco rentable.
Si se procede directamente a la lixiviación con cianuro sin tratamiento previo, no solo la tasa de lixiviación es baja, sino que el consumo de cianuro también es elevado, lo que hace que el proceso no sea rentable. Es imprescindible «pasivar» o eliminar las materias carbonosas antes de la lixiviación para eliminar el efecto de secuestro del oro.
II. Principio fundamental del pretratamiento con cloruro: pasivar los materiales carbonosos y eliminar el efecto de «secuestro de oro»
El pretratamiento con cloruro es una solución específica para el efecto de «secuestro de oro» en los yacimientos auríferos carbonosos. Su lógica fundamental es la siguiente:antes de la lixiviación con cianuro, se somete el material carbonoso a un tratamiento de oxidación/inactivación con un agente clorante, lo que destruye sus sitios activos de adsorción y hace que el material carbonoso pierda la capacidad de adsorber los complejos de oro-cianuro; de este modo, el oro disuelto permanece en la solución y puede recuperarse normalmente mediante carbón activo o polvo de zinc.
Puntos clave del principio:
1. La oxidación destruye la actividad superficial de los materiales carbonosos.
Los clorantes (como el hipoclorito de sodio o el cloro gaseoso) poseen un fuerte poder oxidante, capaz de oxidar los sitios de adsorción activos de la superficie del material carbonoso y reducir así su capacidad de adsorción. Tras el tratamiento, la capacidad del material carbonoso para «secuestrar el oro» se reduce considerablemente.
2. Acción selectiva sobre el material carbonoso, lo que reduce el impacto negativo sobre el oro.
El proceso de pretratamiento debe controlar la dosis de los productos químicos y las condiciones de reacción, de modo que, al tiempo que se pasiva el material carbonoso, se evite una oxidación excesiva que afecte al rendimiento de la lixiviación posterior. El régimen específico de productos químicos y los parámetros de reacción deben determinarse mediante ensayos de beneficio mineral.
3. Se integra en un proceso combinado con la flotación y la lixiviación con cianuro.
El pretratamiento con cloruro no suele utilizarse de forma aislada, sino que se integra en un proceso combinado de «enriquecimiento por flotación → pretratamiento con cloruro → lixiviación con cianuro»: la flotación enriquece primero los sulfuros que contienen oro para obtener un concentrado, lo que reduce el volumen de material a tratar en el pretratamiento posterior;el pretratamiento con cloruro elimina el efecto de secuestro del oro por parte de las materias carbonosas; y la lixiviación con cianuro permite recuperar el oro.
Cabe señalar que el cloruro no es el único método de pretratamiento para los yacimientos auríferos carbonosos, sino que también se incluyen la flotación para inhibir las materias carbonosas, la calcinación, la oxidación biológica y la oxidación química, entre otros.La elección concreta depende del contenido de carbono, arsénico y antimonio, así como de su estado de presencia, y debe verificarse mediante ensayos de beneficio comparativos. GoldProcessingPlant ofrece sistemas de productos químicos y planes de pretratamiento a medida para minerales auríferos carbonosos; en el caso de minerales en los que no se consigue una tasa de lixiviación convencional satisfactoria, se eliminan los factores de interferencia mediante procesos combinados y regímenes de productos químicos personalizados.
III. Vía de proceso recomendada: enriquecimiento por flotación + pretratamiento por cloración + lixiviación con cianuro
Para los yacimientos auríferos carbonosos, GoldProcessingPlant recomienda la ruta tecnológica combinada de enriquecimiento por flotación → pretratamiento con cloruro → lixiviación con cianuro:
Primera etapa: trituración y molienda.
Trituración primaria con trituradora de mandíbulas, trituración media y fina con trituradora cónica, y molienda en circuito cerrado con molino de bolas y clasificador; la finura de la molienda debe garantizar la disociación individual de los minerales auríferos, evitando al mismo tiempo una molienda excesiva.
Segunda etapa: Enriquecimiento por flotación de los sulfuros auríferos.
Se utiliza una combinación de máquinas de flotación (modelos SF, XCF y KYF) para las etapas de selección burda, barrido y selección fina, con el fin de concentrar los sulfuros auríferos en un concentrado.El objetivo de la flotación es reducir el volumen de tratamiento en las etapas posteriores de pretratamiento: solo se procesa el concentrado, no la totalidad del mineral, lo que reduce considerablemente los costes de pretratamiento. En el caso de los minerales que contienen carbono, es necesario inhibir las partículas carbonosas durante la etapa de flotación para evitar que se concentren junto con el concentrado o que interfieran en la espuma de flotación.
Tercer paso: pretratamiento con cloruro.
Se somete el concentrado de flotación a un pretratamiento de cloración, en el que se utilizan clorantes para oxidar o pasivar las partículas carbonosas y eliminar el efecto de secuestro del oro. Este paso es clave para aumentar la tasa de recuperación del oro en los yacimientos carbonosos; la dosis de los reactivos, el tiempo de reacción y las condiciones de pH deben determinarse mediante ensayos.
Cuarta etapa: lixiviación con cianuro.
El concentrado pretratado se introduce en el sistema de lixiviación y adsorción CIL/CIP; en la cuba de lixiviación se añaden cianuros y cal para ajustar el pH, y el carbón activo adsorbe el oro; a continuación, el carbón cargado de oro se somete a desorción, electrólisis y fundición para producir oro de alta pureza.Dado que el material carbonoso ha sido pasivado, el oro disuelto ya no es arrastrado, lo que mejora significativamente la tasa de lixiviación.
Quinto paso: tratamiento de los residuos.
Los residuos de lixiviación se deshidratan mediante un espesador y un filtro de presión, y posteriormente se descargan en seco o se vierten cumpliendo con la normativa.
Puntos clave del proceso: el contenido y el tipo de material carbonoso determinan el régimen de dosificación y el coste del pretratamiento con cloruro; la ley del concentrado de flotación y la tasa de recuperación de azufre influyen directamente en la rentabilidad de los pretratamientos posteriores; las condiciones de lixiviación tras el pretratamiento deben optimizarse de nuevo, no pudiendo aplicarse directamente los parámetros habituales de cianuración.
IV. Configuración de los equipos principales
La configuración de los equipos principales del plan de tratamiento mineralógico con pretratamiento por cloración para yacimientos auríferos carbonosos es la siguiente:
Sección de trituración y molienda:
Trituradora de mandíbulas (trituración primaria) + trituradora cónica (trituración secundaria y fina) + molino de bolas (molienda en dos etapas: tipo rejilla y tipo rebosadero) + clasificador helicoidal/hidrociclón (clasificación en circuito cerrado).
Sección de flotación:
Serie de flotadores (tipo SF de aspiración automática de pulpa, tipo XCF/KYF de aireación), conjuntos combinados de preconcentración, barrido y concentración; tanques de agitación (mezcla de reactivos) y sistema de dosificación.
Sección de pretratamiento de cloración:
Tanque de reacción de pretratamiento (con agitación y revestimiento interior resistente a la corrosión), dispositivo de dosificación de cloruro, sistema de regulación del pH, sistema de ventilación y tratamiento de gases de escape. Los materiales de los equipos deben someterse a un refuerzo anticorrosivo específico para el entorno de cloración (acero inoxidable anticorrosivo o revestimiento interior con recubrimiento anticorrosivo).
Etapa de lixiviación con cianuro:
Sistema de lixiviación y adsorción CIL/CIP, que incluye tanques de lixiviación (con agitación y aireación), sistema de adsorción con carbón activo, tamices de separación de carbón cargado de oro (tamices separadores de carbón/elevadores de aire), equipos de desorción electrolítica (a temperatura y presión ambiente/alta temperatura y alta presión) y horno de fundición de oro.
Etapa de concentración y deshidratación:
Densificador (deshidratación de concentrado y residuos) + filtro prensa (descarga en seco de residuos) + criba de deshidratación.
Equipos auxiliares:
alimentador vibratorio, cintas transportadoras, bombas para pulpa de residuos, bombas de extracción de carbón y bombas de agua limpia.
GoldProcessingPlant cuenta con su propia planta de fabricación, que abarca equipos para todo el proceso de trituración, molienda, flotación, lixiviación y adsorción, y concentración y deshidratación. El diseño del proceso y la selección de los equipos están a cargo del mismo equipo, lo que evita la falta de coordinación que se produce cuando «los planos del estudio de diseño no son aceptados por el fabricante de los equipos».Para las condiciones corrosivas propias del pretratamiento con cloruro, se pueden realizar mejoras anticorrosivas a medida en los materiales de los equipos.
V. Puesta en práctica de la solución: el proceso completo desde los ensayos de tratamiento de minerales hasta la puesta en marcha
La complejidad de los yacimientos de oro carboníferos determina que la solución no pueda decidirse a la ligera, sino que debe verificarse mediante ensayos de tratamiento de minerales. El proceso de colaboración de GoldProcessingPlant es el siguiente:
Primera fase: comunicación de necesidades y evaluación preliminar.
Se analizan el tipo de mineral, el contenido de materia carbonosa, la ley del mineral en bruto, la capacidad de procesamiento, los objetivos y las condiciones del emplazamiento, para determinar de forma preliminar la orientación del pretratamiento.
Segunda fase: Ensayos de tratamiento y validación del proceso.
Se realizan análisis químicos y ensayos de seleccionabilidad con muestras representativas del mineral, que abarcan ensayos de flotación, ensayos de condiciones de pretratamiento con cloruro y ensayos de lixiviación con cianuro, comparando las diferencias en las tasas de lixiviación y la rentabilidad de los distintos métodos de pretratamiento. El informe de los ensayos no solo proporciona el proceso recomendado y la tasa de recuperación prevista, sino que incluye directamente una lista de selección de equipos y un presupuesto preliminar.La validación habitual dura entre 3 y 4 semanas, y la elaboración del informe completo del proyecto suele tardar entre 30 y 45 días; si las propiedades del mineral son especialmente complejas, será necesario ampliar el proceso de validación, lo que prolongará el plazo en consecuencia.
Tercera fase: diseño del proceso y presupuesto para la selección de equipos.
A partir de los datos de los ensayos, se determinan la ruta de proceso y los parámetros de flotación + pretratamiento con cloruro + cianuración, y se elaboran el diagrama de flujo del proceso, la lista de configuración de equipos, la propuesta de selección de equipos y el presupuesto.
Cuarta fase: Diseño de planos de ingeniería.
Se elaboran los planos de distribución del recinto, los planos de cimientos de los equipos, los planos de disposición, los planos de tuberías y los planos de condiciones de obra civil, y se proporciona una exposición técnica completa.
Quinta fase: Fabricación y suministro de equipos.
Se fabricarán los equipos principales según los planos; las piezas no estandarizadas (materiales anticorrosivos, adaptaciones a condiciones de trabajo especiales) se fabricarán a medida según las necesidades. El plazo de fabricación de los equipos estándar es de 60 a 90 días; en el caso de los equipos personalizados, este plazo se prolongará en consecuencia.
Sexta fase: instalación, puesta a punto y formación del personal.
Se enviará a un ingeniero para que supervise la instalación in situ, dirija la puesta a punto de cada máquina y las pruebas de funcionamiento en conjunto con el material, y optimice el régimen de productos químicos de pretratamiento, el grado de molienda y los parámetros de lixiviación hasta obtener oro que cumpla con los requisitos de calidad; además, se impartirá formación teórica y práctica al equipo del cliente.
Acerca de los compromisos en materia de indicadores: la tasa de recuperación viene determinada por las características intrínsecas del mineral (tamaño de las partículas incrustadas, relaciones de sinterización, estado de presencia y tipo de materia carbonosa); GoldProcessingPlant no se compromete a ofrecer cifras absolutas alejadas de la realidad.Lo que sí podemos comprometer es lo siguiente: mediante un diseño riguroso del proceso, diseñar el flujo de trabajo que permita alcanzar la máxima tasa de recuperación posible dadas las condiciones de dicho mineral, y buscar la excelencia en la selección de equipos y el control del proceso. Ambas partes acordarán en el contrato unos criterios de aceptación razonables basados en la misma fuente de mineral y las mismas condiciones de operación.
VI. Modelo de servicio flexible: sin obligaciones de contratación conjunta, con opciones a medida
Dado el elevado riesgo de inversión en proyectos de minas de oro carboníferas, GoldProcessingPlant ofrece servicios flexibles por etapas para reducir las barreras de decisión de los clientes:
Realizar únicamente ensayos de tratamiento de minerales y verificación del proceso (para evaluar primero la viabilidad y la rentabilidad del pretratamiento);
Solicitar únicamente un presupuesto para el diseño del proceso y la selección de equipos;
Solicitar únicamente los planos de ingeniería;
Adquirir únicamente una unidad de equipo o un conjunto completo de equipos;
Contratar únicamente a ingenieros para la puesta en marcha in situ;
O bien optar por un proyecto EPC «llave en mano», que integra el diseño, el equipamiento, la orientación para la instalación, la puesta a punto y la formación, y asume la responsabilidad de los indicadores de puesta en marcha definitivos.
Los gastos de pruebas de tratamiento de minerales y de diseño abonados en la fase inicial se deducirán íntegramente del importe del equipo al firmar posteriormente el contrato de suministro de equipos o el contrato EPC. Si tras el diagnóstico se confirma que el proyecto carece de viabilidad económica, se informará de ello con total transparencia, sin realizar ventas a ciegas.
VII. Plazo de ejecución del proyecto (a título orientativo)
El ciclo total de un proyecto de mina de oro carbonífera, desde el inicio del diseño del proceso hasta la puesta en marcha definitiva, suele oscilar entre 8 y 15 meses; en el caso de minerales complejos y difíciles de tratar, es necesario prever un margen adicional sobre esta base.Etapas clave: diseño del proceso y presupuesto de selección de equipos: 7-15 días → diseño de planos de ingeniería: 20-30 días → fabricación de equipos: 60-120 días → logística: 30-60 días → instalación y puesta a punto: 60-150 días.El tiempo de puesta a punto de los procesos combinados que incluyen un pretratamiento con cloruro es relativamente largo, por lo que es necesario prever un periodo de puesta a punto suficiente. En los proyectos en el extranjero, hay que prever un margen adicional para el despacho de aduanas (unos 30 días) y un periodo de transición flexible (unos 30 días).
El material carbonoso no es un residuo minero, sino un recurso que se encuentra en el lugar equivocado. El «robo de oro» de las minas de oro carbonosas