¿Cómo se selecciona el mineral «Jiejin»? Procesos CIP/CIL y soluciones integrales de equipos de tratamiento de minerales
¿Cómo se selecciona el mineral de «oro en pila»? Procesos CIP/CIL y soluciones integrales de equipos de tratamiento de minerales
Los yacimientos de oro carbonosos son reconocidos mundialmente como uno de los tipos de oro más difíciles de procesar, y también son el tipo de mineral que más quebraderos de cabeza causa a muchos propietarios de minas.El principal problema radica en la «captura del oro»: las sustancias carbonosas presentes en el mineral (grafito, carbón activo, ácido húmico, etc.) poseen propiedades de adsorción similares a las del carbón activo, lo que hace que los complejos de cianuro y oro ya disueltos en la solución vuelvan a adsorberse en la fase sólida, provocando que «se extraiga mediante lixiviación, pero no se recupere».La tasa de lixiviación con cianuro convencional suele situarse solo entre el 20 % y el 50 %, y el consumo de reactivos sigue siendo elevado. Muchos propietarios de minas han cambiado dos veces de equipo, pero la tasa de recuperación sigue sin mejorar; la causa fundamental no suele estar en el equipo en sí, sino en que los compuestos carbonosos no se han tratado de forma eficaz antes de la lixiviación.
Partiendo del mecanismo de la «captura del oro», este artículo analiza de forma sistemática el enfoque de la tratamiento de minerales auríferos carbonosos, la combinación de los procesos CIP/CIL con el pretratamiento, la configuración del equipo completo de tratamiento, así como los aspectos clave a tener en cuenta a la hora de poner en práctica la solución, con el fin de ayudar a los promotores de minas de oro carbonosas a elegir el proceso adecuado, combinar el equipo correctamente y aumentar la tasa de recuperación.
I. ¿En qué consiste exactamente el «robo de oro»?
Para elegir el proceso adecuado, primero hay que comprender el mecanismo del «secuestro del oro».
1. Las sustancias carbonosas son «carbón activo natural».
Las sustancias carbonosas presentes en los yacimientos auríferos carbonosos —como el grafito, el carbón activo y el ácido húmico— poseen en su superficie una gran cantidad de sitios de adsorción activos, con unas propiedades de adsorción similares a las del carbón activo.Durante la lixiviación con cianuro, el oro se disuelve formando complejos de cianuro de oro que pasan a la solución; sin embargo, los materiales carbonosos, al igual que el carbón activo, «recogen» de nuevo este oro ya disuelto y lo devuelven a la fase sólida.El resultado es que, aunque el oro se lixivia, no se recupera, lo que provoca que la ley de los residuos sea demasiado alta y que la tasa de lixiviación no aumente.
2. El tipo de material carbonoso determina su capacidad para «capturar» el oro.
La capacidad de «captura de oro» varía considerablemente entre los distintos materiales carbonosos: el carbón activo es el que presenta mayor capacidad de adsorción, seguido del grafito, mientras que los humos son relativamente más débiles.Cuanto mayor es el contenido de materia carbonosa y mayor su actividad, más grave es el efecto de «secuestro de oro» y mayor es la necesidad de un pretratamiento. Esto explica por qué, entre minerales que contienen carbono, algunos alcanzan una tasa de lixiviación superior al 90 % tras el pretratamiento, mientras que otros se mantienen siempre en niveles bajos.
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, arsenopirita y otros minerales. El arsénico envuelve el oro en los sulfuros, de modo que, por muy fino que se muela el mineral, este no sale; el carbono, por su parte, reabsorbe el oro disuelto.Bajo esta doble interferencia, la tasa de lixiviación con cianuro convencional es lamentablemente baja, y los reactivos se desperdician por completo en reacciones ineficaces.
4. La lixiviación directa no resulta rentable.
Si se aplica la lixiviación con cianuro directamente, sin tratamiento previo, no solo la tasa de lixiviación es baja, sino que el consumo de cianuro también es elevado, lo que resulta muy poco rentable. En el caso de los yacimientos auríferos carbonosos, es imprescindible «inactivar» o eliminar la materia carbonosa antes de la lixiviación para eliminar el efecto de «secuestro» del oro; solo así la tasa de recuperación mediante cianuración podrá volver a niveles normales.
En resumen: los yacimientos auríferos carbonosos son difíciles de procesar, no porque el oro sea difícil de lixiviar, sino porque el oro lixiviado es «secuestrado» por los materiales carbonosos. La clave para resolver el problema radica en el pretratamiento de los materiales carbonosos antes de la lixiviación.
II. ¿Qué vías de pretratamiento existen para hacer frente al «efecto de secuestro del oro»?
Para hacer frente al efecto de «secuestro de oro» de los materiales carbonosos, en el sector existen principalmente los siguientes tipos de vías de pretratamiento. La elección de una u otra depende del contenido, el tipo y el estado de los materiales carbonosos, y debe verificarse mediante ensayos de beneficio comparativos.
1. Inhibición de los materiales carbonosos mediante flotación.
En la etapa de flotación, se añaden inhibidores de los materiales carbonosos para impedir que floten, evitando así que se concentren con el concentrado o que interfieran en la espuma de flotación; o bien se recurre a la flotación prioritaria, en la que primero se flotan los materiales carbonosos y después los sulfuros auríferos.Uno de los objetivos de la flotación es concentrar los sulfuros auríferos en el concentrado, reduciendo así el volumen de material a tratar en las etapas posteriores de pretratamiento —al procesarse únicamente el concentrado, en lugar de la totalidad del mineral—, lo que reduce considerablemente los costes de pretratamiento.
2. Pretratamiento por cloración/oxidación química.
Se utilizan clorantes (como el hipoclorito de sodio o el cloro gaseoso) u otros oxidantes para oxidar y pasivar las partículas carbonosas, destruyendo así sus sitios de adsorción superficial y haciendo que pierdan la capacidad de adsorber los complejos de cianuro de oro.Los clorantes poseen un fuerte poder oxidante y pueden reducir eficazmente la capacidad de los materiales carbonosos para secuestrar el oro. Se trata de uno de los métodos más habituales para el pretratamiento de los yacimientos auríferos carbonosos; la clave reside en controlar la dosis de los productos químicos y las condiciones de reacción, de modo que, al pasivar los materiales carbonosos, se evite una oxidación excesiva que pueda afectar a la lixiviación posterior.
3. Pretratamiento por calcinación.
Mediante la oxidación por calcinación a alta temperatura se eliminan los materiales carbonosos y los sulfuros, lo que elimina el efecto de secuestro del oro y desentraña los sulfuros. El tratamiento por calcinación es exhaustivo, pero conlleva un elevado consumo energético y una mayor inversión en protección medioambiental; resulta adecuado para minerales con alto contenido en materiales carbonosos en los que otros métodos resultan poco eficaces.
4. Pretratamiento por biooxidación.
Se utilizan microorganismos para oxidar y descomponer los sulfuros, liberando así el oro contenido en ellos, al tiempo que se produce una cierta degradación de los compuestos carbonosos. La biooxidación tiene un coste relativamente bajo y es respetuosa con el medio ambiente, pero el ciclo de reacción es largo y plantea requisitos elevados en cuanto al tipo de mineral y las condiciones de operación.
5. Pretratamiento por oxidación a presión.
Oxida los sulfuros y las sustancias carbonosas en condiciones de alta temperatura y presión; ofrece buenos resultados y una rápida velocidad de reacción, aunque la inversión en equipamiento y los costes operativos son elevados, por lo que resulta adecuado para proyectos a gran escala y minerales de difícil tratamiento.
Cabe destacar que no existe un método de pretratamiento que sirva para todos los casos.La elección del método de pretratamiento para los yacimientos auríferos carbonosos depende del contenido de carbono, arsénico y antimonio, así como de su estado de presencia; es imprescindible realizar ensayos de beneficio para compararlos y verificarlos, y calcular con precisión la relación económica entre el aumento de la tasa de lixiviación y el coste del pretratamiento. Si tras el diagnóstico se confirma que no tiene valor económico, se debe informar de ello con franqueza, sin realizar una promoción a ciegas.
III. Procesos CIP/CIL: recuperación segura del oro disuelto
Una vez resuelto el problema de la «pérdida de oro» mediante el pretratamiento, el siguiente paso consiste en recuperar el oro disuelto. Los procesos principales de esta etapa son la lixiviación con cianuro y la adsorción con carbón activo, es decir, el CIL (lixiviación con carbón) y el CIP (proceso de pulpa de carbón).
CIL (método de lixiviación con carbón): lixiviación y adsorción simultáneas, proceso compacto. En condiciones alcalinas (pH 10-11), la solución de cianuro disuelve el oro formando un complejo de cianuro de oro; al mismo tiempo, se añade carbón activo en el mismo tanque de lixiviación para adsorber el oro, de modo que la lixiviación y la adsorción se llevan a cabo simultáneamente.El carbón activo se añade en el último tanque, se desplaza en sentido contrario a la corriente y entra en contacto con la pulpa mineral en sentido inverso. El CIL es adecuado para plantas de tratamiento de tamaño pequeño, mediano y grande; al ser un proceso compacto que requiere pocos tanques, es el método de recuperación más habitual tras el pretratamiento de los yacimientos auríferos carbonosos.
CIP (método de pulpa carbonosa): primero se realiza la lixiviación y luego la adsorción, lo que permite un control más preciso. Primero se completa la lixiviación; una vez que la pulpa mineral entra en el tanque de adsorción, se añade el carbón activo. La lixiviación y la adsorción se llevan a cabo en tanques separados, lo que permite un tiempo de lixiviación más prolongado. El CIP es adecuado para minerales con una velocidad de lixiviación relativamente rápida que requieren un control por etapas, y se utiliza habitualmente en plantas de procesamiento de gran tamaño.
Diferencia fundamental entre CIP y CIL: el CIL combina lixiviación y adsorción simultáneamente, lo que ahorra tanques y hace que el proceso sea compacto; el CIP realiza primero la lixiviación y luego la adsorción, lo que permite un tiempo de lixiviación más prolongado y un control más preciso.La elección de uno u otro método depende de la velocidad de lixiviación del mineral, la escala de tratamiento y los requisitos de control operativo. En el caso de los minerales auríferos carbonosos que han sido sometidos a un tratamiento previo, dado que ya se ha eliminado el efecto de «secuestro del oro», el proceso compacto del CIL suele resultar más económico; si la velocidad de lixiviación del mineral es lenta o se requiere un control preciso del tiempo de lixiviación, el CIP resulta más adecuado.
Cadena de recuperación posterior: tras la separación mediante cribado, el carbón cargado de oro pasa por los procesos de lavado ácido y desorción electrolítica; el oro se eluye y se transforma electrolíticamente en lodo de oro, que posteriormente se funde en un horno de fundición para producir oro de calidad comercial; los residuos, tras pasar por los procesos de espesamiento y deshidratación mediante filtración a presión, se descargan en seco o se vierten cumpliendo con la normativa.A lo largo de toda la cadena, la criba separadora de carbón evita que el carbón activo se pierda con la pulpa mineral, mientras que el elevador de carbón extrae el carbón cargado de oro de la cuba; estos equipos específicos influyen directamente en el consumo de carbón y en la tasa de recuperación.
IV. ¿Cómo se configura el conjunto completo de equipos de tratamiento de minerales?
La configuración del equipo completo para el proceso combinado de «pretratamiento + CIP/CIL» en yacimientos auríferos carboníferos se desglosa por etapas del proceso de la siguiente manera:
Etapa de trituración y molienda:
Trituradora de mandíbulas (trituración gruesa) + trituradora cónica (trituración media y fina) + molino de bolas (molienda en dos etapas: tipo rejilla y tipo rebose) + clasificador helicoidal/hidrociclón (clasificación en circuito cerrado).La finura de la molienda debe garantizar la disociación individual de los minerales que contienen oro, evitando al mismo tiempo una molienda excesiva.
Etapa de flotación:
Serie de flotadores (tipo SF de aspiración automática de pulpa, tipo XCF/KYF de aireación; se recomienda la configuración con canales de corriente continua de gran tamaño), conjuntos combinados de preconcentración, barrido y concentración; con tanques de agitación y sistemas de dosificación. En esta etapa, es necesario añadir inhibidores de materia carbonosa al mineral que contiene carbono.
Etapa de pretratamiento:
Tanque de reacción de pretratamiento (con agitación y revestimiento interior resistente a la corrosión), dispositivo de adición de clorantes/oxidantes, sistema de regulación del pH, ventilación y dispositivo de tratamiento de gases de escape.Los materiales de los equipos deben someterse a un refuerzo anticorrosivo específico para el entorno corrosivo de la cloración/oxidación (acero inoxidable anticorrosivo o revestimiento interior anticorrosivo); este es un detalle que muchos proyectos tienden a pasar por alto: una elección errónea de los materiales reduce considerablemente la vida útil de los equipos.
Etapa de lixiviación y adsorción (CIP/CIL):
Tanque de lixiviación (con agitación y aireación), sistema de adsorción con carbón activo, tamiz de separación de carbón cargado de oro (tamiz separador de carbón/elevador de aire), extractor de carbón, equipo de desorción electrolítica (a temperatura y presión ambiente para el tratamiento convencional; a alta temperatura y alta presión para minas de gran tamaño o minerales de desorción difícil), 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, transportador de cinta, bomba de pulpa de residuos, bomba de extracción de carbón, bomba de agua limpia.
El principio clave en la configuración de los equipos es «adaptar los equipos al yacimiento», y no «adaptarlos al stock disponible». Las características del mineral —como el contenido de materia carbonosa, la flotabilidad de los sulfuros que contienen oro y la velocidad de lixiviación— determinan directamente el número de etapas de flotación, el volumen de los tanques de reacción de pretratamiento, el número de tanques de lixiviación y la elección del método de desorción.GoldProcessingPlant cuenta con su propia planta de fabricación, donde se producen de forma autónoma trituradoras, molinos de bolas, flotadores, tanques de lixiviación y equipos de desorción electrolítica. Los ingenieros de procesos y los ingenieros mecánicos trabajan en colaboración dentro de un mismo equipo, y los equipos se fabrican siguiendo estrictamente los planos de diseño del proceso, lo que evita problemas de desajuste entre los planos de diseño y las dimensiones reales de los equipos.Para hacer frente a las condiciones corrosivas del pretratamiento con cloruro, es posible realizar mejoras anticorrosivas a medida en las piezas de paso y en el revestimiento interior de los tanques.
V. Puesta en práctica de la solución: primero se realizan pruebas, luego se habla del equipo
La complejidad de los yacimientos auríferos carbonosos determina que la solución no pueda decidirse a la ligera. El proceso de colaboración de GoldProcessingPlant hace hincapié en «conocer primero el yacimiento y, después, seleccionar el equipo»:
Primer paso: ensayos de tratamiento de minerales y validación del proceso.
Se realizan análisis y ensayos de seleccionabilidad con muestras representativas del mineral, que abarcan ensayos de flotación, ensayos comparativos de condiciones con diferentes métodos de pretratamiento (cloración/oxidación/calcinación/oxidación biológica), ensayos de lixiviación con cianuro y ensayos comparativos de CIL/CIP.El informe de pruebas no solo ofrece 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.
Segundo paso: diseño del proceso y presupuesto para la selección de equipos.
A partir de los datos de los ensayos, se determinan la ruta de proceso (pretratamiento + CIP/CIL) y los parámetros correspondientes, y se elaboran el diagrama de flujo del proceso, la lista de configuración de equipos, la propuesta de selección de equipos y el presupuesto.
Tercer paso: planos de ingeniería y fabricación de equipos.
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; se fabrican los equipos principales según los planos y se personalizan las piezas no estándar según las necesidades.
Cuarto paso: instalación, puesta en marcha y formación del personal.
Se envía 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 material real, 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 imparte formación teórica y práctica al equipo del cliente para garantizar que pueda ajustar de forma independiente el régimen de productos químicos, el grado de molienda y los parámetros de lixiviación.
En cuanto a los compromisos en materia de indicadores: la tasa de recuperación viene determinada por las características intrínsecas del mineral (tamaño de las partículas de la mena, relaciones de sinterización, estado de yacimiento y tipo de materia carbonosa), por lo que no se comprometen 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 tasa de recuperación máxima 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 y ciclo del proyecto
Dado el elevado riesgo de inversión que entrañan los proyectos de minas de oro carboníferas, GoldProcessingPlant no impone paquetes obligatorios, sino que ofrece servicios flexibles por etapas: es posible realizar únicamente ensayos de tratamiento de minerales (para evaluar primero la viabilidad y la rentabilidad del pretratamiento),solicitar únicamente un presupuesto para el diseño del proceso y la selección de equipos, adquirir solo los planos de ingeniería, comprar equipos individuales o completos, o contratar a ingenieros para la puesta a punto in situ; también se puede optar por un proyecto EPC «llave en mano», que integra el diseño, los equipos, la supervisión de la instalación, la formación para la puesta a punto y la responsabilidad sobre los indicadores de producción finales.Los gastos de los ensayos de tratamiento de minerales y de diseño abonados en la fase inicial se pueden deducir íntegramente del precio del equipo al firmar posteriormente el contrato de suministro de equipos o el contrato EPC.
En cuanto a la duración del proyecto, desde el inicio del diseño del proceso hasta la puesta en marcha definitiva, el ciclo total suele oscilar entre 8 y 15 meses aproximadamente.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 en marcha: 60-150 días.El tiempo de puesta a punto de los procesos combinados que incluyen pretratamiento + CIP/CIL es relativamente largo, por lo que es necesario reservar un periodo de puesta a punto suficiente; en el caso de los proyectos en el extranjero, hay que reservar además 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. Los minerales con «oro oculto» son difíciles de procesar, pero precisamente los minerales difíciles de tratar son el punto de partida para volver a realizar una verificación rigurosa del proceso y buscar una vía de avance. Si otros no han logrado un buen resultado, puede que el proceso no se haya adaptado a las necesidades específicas o que el régimen de productos químicos no sea el adecuado; no hay que rendirse a la primera. La lógica fundamental es muy clara:en primer lugar, determinar mediante ensayos de beneficio los tipos de material carbonoso y su capacidad de retención de oro; a continuación, elegir la vía de pretratamiento adecuada para eliminar los factores de interferencia antes de la lixiviación; y, por último, utilizar los procesos CIP/CIL para recuperar de forma segura el oro disuelto. El equipamiento debe configurarse según el proceso y los materiales deben mejorarse en función de las condiciones de trabajo: solo si cada paso está respaldado por datos se puede garantizar la tasa de recuperación.