¿Cómo elegir un plan de procesamiento de minerales para la producción de oro coloidal y el equipo completo?
¿Cómo elegir un plan de producción de oro coloidal y un equipo completo para la selección de minerales?
El término «oro coloidal» tiene, en realidad, dos contextos totalmente distintos en el sector de la minería del oro: por un lado, los «veteranos» de las plantas de tratamiento de minerales se refieren al «oro en estado coloidal» o «oro coloidal» —es decir, aquel oro de granulometría extremadamente fina que se encuentra en el mineral en estado coloidal o disperso en partículas minúsculas—;el otro se refiere a los marcadores de oro coloidal del ámbito biomédico. Este artículo aborda el primer caso: aquel tipo de oro presente en el mineral en estado coloidal, disperso en partículas finísimas, que resulta muy difícil de recuperar por completo mediante los métodos convencionales de separación por gravedad y cianuración. Cómo diseñar el proceso de selección para este tipo de minerales y cómo configurar el equipo completo es un verdadero quebradero de cabeza para muchos propietarios de minas.
I. Aclaración previa: ¿a qué tipo de mineral se refiere exactamente cuando habla de «oro coloidal»?
En la práctica de la beneficiación de minerales auríferos, el término «oro coloidal» suele referirse a los siguientes casos:
1. Yacimientos auríferos de tipo calin, con oro diseminado en partículas finas
El oro se encuentra en forma de partículas invisibles o submicroscópicas incrustadas en sulfuros como la pirita o el arseniopirita, y resulta difícil de liberar en forma de partículas individuales, por muy fina que sea la molienda. Este tipo de yacimientos son típicos ejemplos de yacimientos de oro difíciles de tratar; la tasa de lixiviación por cianuración directa de la masa total suele oscilar entre el 20-30 % y el 50 %.
2. Yacimientos de oro oxidado de naturaleza gelatinosa o arcillosa
El oro se presenta en estado coloidal, adsorbido en la superficie de la limonita, los minerales arcillosos o los óxidos de manganeso, y es habitual en yacimientos de meteorización de tipo «sombrero de hierro» y de tipo «laterita». Las partículas de oro son extremadamente finas, la tasa de recuperación mediante separación por gravedad es baja y el alto contenido en arcilla afecta a la reología de la pulpa mineral y a la permeabilidad de la lixiviación.
3. Minerales con «secuestro de oro» por materia carbonosa
Las sustancias carbonosas presentes en el mineral (carbono orgánico, grafito, etc.) adsorben los complejos de cianuro de oro ya disueltos, lo que provoca el «efecto de secuestro del oro», por lo que la concentración de oro en el licor de lixiviación no aumenta y la tasa de lixiviación aparente resulta muy baja.
4. Oro de grano muy fino en los yacimientos de oro arenoso
En los yacimientos de oro en arena, el oro de grano grueso se puede recuperar mediante canaletas y centrifugadoras, pero el oro de grano fino, de tamaño micrométrico, tiende a perderse con la corriente de agua, por lo que requiere una selección mediante mesas agitadoras o centrifugadoras.
El punto en común de estos cuatro tipos de minerales es que los granos de oro son finos, su estado de presencia es complejo y no se pueden recuperar por completo con un único proceso. El núcleo del diseño del plan no es «qué equipo comprar», sino comprender primero el estado de presencia del oro y, a continuación, decidir la ruta de procesamiento.
II. ¿Cómo se determina el plan de tratamiento de minerales con oro coloidal?
Solución 1: Enriquecimiento por flotación + pretratamiento + cianuración (aplicable a minerales de grano muy fino de tipo impregnado, así como a los que contienen arsénico y carbono)
Esta es la ruta principal para los minerales de tipo Carlin y los minerales difíciles de tratar que contienen arsénico y carbono.La lógica es la siguiente: primero, mediante la flotación, se concentran los sulfuros que contienen oro en un concentrado, lo que reduce considerablemente el volumen de material a tratar en el pretratamiento posterior; a continuación, se somete el concentrado a un pretratamiento (con reactivos exclusivos, calcinación, oxidación a presión, oxidación biológica, etc.) para liberar el oro encapsulado; y, por último, se recupera mediante cianuración.
Puntos clave:
- La finura de la molienda debe garantizar la disociación individual de los sulfuros auríferos, pero no hay que perseguir el principio de «cuanto más fina, mejor», ya que una molienda excesiva aumenta la formación de lodos y el consumo de reactivos;
- el régimen de reactivos de flotación determina la ley del concentrado y la tasa de recuperación de azufre; en el caso de los minerales que contienen arsénico, es necesario inhibir el arsénico metálico o realizar una flotación separada del concentrado de oro-arsénico, mientras que en los minerales que contienen carbono hay que inhibir el efecto de secuestro del oro por parte de las partículas carbonosas;
- La elección del método de pretratamiento depende del contenido de arsénico y carbono, así como de su estado de presencia, lo que determina directamente la rentabilidad.
Opción 2: Combinación de separación por gravedad + cianuración (aplicable a minerales de tipo «sombrero de hierro» y minerales oxidados gelatinosos)
La separación por gravedad permite recuperar anticipadamente el oro libre de grano grueso en el circuito de molienda, evitando su pérdida por sobremolienda; los residuos de la separación por gravedad se someten a lixiviación con cianuro para recuperar el oro de grano fino. La estructura porosa de la limonita favorece la penetración del licor de lixiviación, pero cuando el contenido de arcilla es elevado es necesario mejorar la reología de la pulpa mineral mediante dispersantes o granulación.
Opción 3: Cianuración de la pulpa completa (CIL/CIP) (aplicable a minerales en los que el oro se encuentra principalmente en estado libre, con mena simple y sin elementos interferentes)
Si los análisis confirman que el oro se encuentra principalmente en estado libre y no contiene elementos interferentes como el arsénico, el carbono o el antimonio, resulta más directo aplicar la cianuración directa de la pulpa sin clasificar. El proceso CIL (cianuración y lixiviación en circuito cerrado), que combina lixiviación y adsorción simultáneamente y presenta un flujo compacto, es adecuado para plantas de concentración de tamaño pequeño, mediano y grande; el proceso CIP (cianuración y lixiviación en circuito cerrado), que realiza primero la lixiviación y luego la adsorción, permite un control por etapas más preciso y se utiliza habitualmente en plantas de gran tamaño.
Opción 4: Proceso completo de lavado y separación por gravedad (apto para yacimientos de oro en arena y oro en arena de grano muy fino)
Clasificación y lavado del mineral mediante criba de tambor o lavadora → selección preliminar en canaletas → enriquecimiento en centrifugadora → selección fina en mesa vibratoria. Cuando el contenido de arcilla es elevado, es necesario reforzar el lavado del mineral; el oro de grano grueso se separa mediante canaletas y centrifugadoras, mientras que el de grano fino se separa mediante mesas vibratorias o centrifugadoras de barrido.Las soluciones móviles son adecuadas para yacimientos dispersos, mientras que las fijas se adaptan a fuentes mineras concentradas.
Regla de oro para la elección de la solución: sin análisis de muestras representativas del yacimiento ni ensayos de procesabilidad, cualquier elección es como «tocar el elefante a ciegas». Esto es especialmente cierto en el caso de los minerales con oro coloidal: una diferencia mínima en el estado de presencia del oro puede provocar un error enorme en el proceso.
III. Cómo configurar el equipo completo: asignar los componentes según el proceso técnico
1. Etapa de trituración y molienda (punto de partida de todos los yacimientos de oro en roca)
- Trituradora de mandíbulas: trituración gruesa, procesa minerales en bruto de gran tamaño; estructura sencilla y resistente;
- Trituradora cónica: trituración media y fina; alta eficiencia en el tratamiento de rocas duras; granulometría uniforme del producto;
- Molino de bolas: tipo de rejilla con descarga forzada, gran capacidad de procesamiento, adecuado para la molienda gruesa o la primera etapa de molienda; tipo de rebose, que se basa en el flujo por gravedad, con una finura de molienda mayor, adecuado para la molienda fina o la segunda etapa de molienda.En los yacimientos de oro en roca se suele emplear un proceso de molienda en dos etapas: primera etapa de tipo rejilla + segunda etapa de tipo desbordamiento; la segunda etapa forma un circuito cerrado junto con un clasificador helicoidal o un ciclón hidráulico;
- Equipos de clasificación: el clasificador helicoidal o el ciclón hidráulico funcionan en circuito cerrado con el molino; el polvo fino que cumple los requisitos se envía a la siguiente fase, mientras que la arena gruesa se devuelve para volver a molerse.
Se sigue el principio de «triturar más, moler menos»: la etapa de trituración realiza la mayor parte del trabajo, mientras que la etapa de molienda consume menos electricidad.
2. Etapa de separación por gravedad (recuperación anticipada del oro de grano grueso)
- Separador centrífugo: refuerza la separación por gravedad basándose en el principio de la centrifugación, recuperando metales preciosos de grano muy fino, como el oro, la plata y los metales del grupo del platino; es el equipo principal para la recuperación de oro en grano grueso en el circuito de molienda;
- Máquina de agitación (onda dentada/hidráulica): trata el fracción gruesa, con gran capacidad de procesamiento;
- Mesas agitadoras (mesas 6-S/mesas multicapa): tratan el fracción fina, ofrecen una alta precisión de separación y se utilizan para el refinado del concentrado de separación por gravedad;
- Canaleta helicoidal: estructura sencilla, adecuada para la selección preliminar y el rechazo de residuos.
La separación por gravedad no suele constituir por sí sola un proceso completo para los yacimientos de oro en roca, sino que se integra en el circuito de molienda o se combina con la flotación y la cianuración. El grado de disociación es el indicador clave de la tasa de recuperación en la separación por gravedad; si la finura de la molienda es insuficiente, la separación por gravedad resulta inútil.
3. Etapa de flotación (minerales sulfurados que contienen oro, minerales con dispersión de grano fino)
- Serie de flotadores: los de tipo SF, con aspiración automática de pulpa, son adecuados para la etapa inicial de la selección burda y la limpieza; los de tipo XCF/KYF, de aireación, son la opción preferida para la configuración de canales de flujo continuo de gran tamaño; los de tipo BF y JJF se adaptan en función de los requisitos de capacidad de procesamiento y volumen de aireación.Se pueden combinar para formar unidades de selección burda, barrido y refinado (desde una selección burda, dos de refinado y dos de barrido hasta una selección burda, tres de refinado y tres de barrido);
- Se utilizan tanques de agitación para la mezcla de reactivos antes de la flotación, y densificadores y filtros de presión para la deshidratación del concentrado.
El método de flotación permite tratar yacimientos de oro de baja ley con partículas finas y una gran dispersión, presenta una gran adaptabilidad y es una de las técnicas más utilizadas en los yacimientos de oro en roca de China.
4. Etapa de lixiviación y adsorción (exclusiva de CIL/CIP)
- Tanque de lixiviación (con agitación y aireación): se añade cianuro de sodio y cal para ajustar el pH (10-11) y permitir la disolución del oro;
- Tanque de lixiviación con carbón de alta eficiencia y doble impulsor: en el proceso CIL, la lixiviación y la adsorción se realizan simultáneamente; el carbón activo se añade en el último tanque y se desplaza hacia delante a contracorriente;
- Tamiz de retención de carbón: evita que el carbón activo se pierda con la pulpa mineral; elevador de carbón: eleva y extrae el carbón cargado de oro;
- Equipo de desorción electrolítica: a temperatura y presión ambiente, adecuado para el tratamiento convencional; a alta temperatura y alta presión, la desorción es más completa, lo que resulta adecuado para minas de gran tamaño o minerales de difícil desorción;
- Horno de fundición de oro: fundición del lodo de oro para obtener lingotes;
- Dispositivo de sustitución con polvo de zinc (líquido de lixiviación en pila, lavado en contracorriente del líquido de lixiviación mediante CCD): filtración de clarificación → desoxigenación al vacío → adición de polvo de zinc para la sustitución → filtración a presión del lodo de oro → fundición.La solución de metales preciosos debe clarificarse hasta alcanzar un contenido de partículas en suspensión <10 ppm y un oxígeno disuelto <1 mg/L; la tasa de sustitución suele ser >99 %.
5. Etapa de concentración y deshidratación
El espesador (de transmisión central/espesador de alta eficiencia) se utiliza para la sedimentación y deshidratación preliminares del concentrado y los residuos; el filtro prensa de placas y marcos comprime la pulpa mineral para formar una torta de filtración, siendo un equipo clave para la descarga en seco de los residuos; la criba de deshidratación se utiliza para la deshidratación final.
6. Equipos auxiliares
Alimentador vibratorio, transportador de cinta, bomba de lodos/bomba de extracción de carbón, lavadora de mineral cilíndrica/lavadora de mineral helicoidal (pretratamiento de minerales con alto contenido de lodo), criba de tambor (lavado y selección de oro en arena).
IV. Cuatro criterios clave para la selección del equipo completo
En primer lugar, se debe definir el proceso antes que el equipo.
El equipo no se compra a tientas en el mercado, sino que su selección debe basarse en las características del mineral y en el proceso técnico. Un mismo flotador puede presentar una diferencia de hasta veinte puntos en la tasa de recuperación entre vetas de cuarzo y yacimientos de tipo Carlin; del mismo modo, con una centrifugadora idéntica, si el grado de molienda no es el adecuado, el oro de grano grueso acabará pasando a los residuos mineros.
Segundo, el proceso y los equipos deben «encajar» entre sí.
Si las trituradoras, los molinos de bolas, las centrifugadoras, las flotadoras y el sistema de lixiviación CIL proceden de diferentes fabricantes, es fácil que las interfaces, la capacidad de producción y el consumo energético no coincidan, lo que da lugar a que, cuando el sistema no cumple los objetivos, cada parte se eche la culpa a la otra. Solo si el diseño del proceso y la fabricación de los equipos están controlados por un mismo equipo se puede evitar el problema de la falta de sincronización entre «los planos de diseño y las dimensiones de los equipos».
En tercer lugar, hay que personalizar el diseño según el mineral, no basarse en el stock disponible.
En el caso de minerales abrasivos con alto contenido en silicio, es necesario sustituir las piezas de paso por aleaciones de alto contenido en cromo o caucho resistente al desgaste; en entornos de lixiviación ácidos, se puede optar por acero inoxidable anticorrosivo o revestimientos anticorrosivos;en condiciones especiales, como climas gélidos, grandes altitudes o la inestabilidad del suministro eléctrico en África, es necesario realizar adaptaciones a medida en cuanto a materiales, potencia de los motores y estructura (por ejemplo, incluir de serie grupos electrógenos diésel o configuraciones de arranque suave para reducir el impacto de la corriente de arranque).
En cuarto lugar, hay que hacer cuentas generales, en lugar de centrarse en la oferta más baja.
Una selección precisa del modelo evita el exceso de rendimiento del equipo; el diseño integrado elimina los costes ocultos derivados de las disputas entre las distintas partes; y el diseño energéticamente eficiente reduce el consumo durante la fase de explotación posterior. Si se opta por un montaje propio, habrá que asumir los costes de gestión derivados de la coordinación entre las distintas partes, los costes de reelaboración por errores en la selección de modelos, las pérdidas por retrasos en los plazos de ejecución, así como los elevados costes de consumo energético y mantenimiento posteriores.
V. Referencia para la estimación de la inversión: rango de precios de los equipos principales completos para los procesos CIP/CIL
Tomando como ejemplo los equipos principales completos para los procesos CIP/CIL/cianuración de lodo sin clasificar/lixiviación en minas de oro (precios en miles de dólares estadounidenses, sin incluir obras de construcción, instalación, logística ni materiales auxiliares):
| Capacidad de tratamiento diaria (toneladas/día) | Rango de precios del equipo principal completo (en miles de dólares estadounidenses) |
|---|---|
| 30 | 20–35 |
| 50 | 25–40 |
| 100 | 35–50 |
| 200 | 45–75 |
| 300 | 60–90 |
| 500 | 90–135 |
| 800 | 125–170 |
| 1000 | 150–190 |
| 1500 | 205–270 |
| 2000 | 265–335 |
| 2500 | 300–380 |
El límite inferior del rango corresponde a la configuración estándar, a yacimientos de oro oxidado convencionales o a yacimientos de sulfuro sencillos, así como a condiciones de trabajo habituales; el límite superior del rango corresponde a configuraciones personalizadas no estándar, a minerales complejos, a condiciones de trabajo especiales o a soluciones con una configuración más completa.Se trata únicamente de precios de referencia para el equipo principal completo, sin incluir obras de construcción, instalación ni logística; el presupuesto concreto deberá determinarse en función del tipo de mineral, el proceso de producción y las condiciones in situ.
VI. Plazo del proyecto y alcance de la entrega: no dejes que la «espera» eche por tierra la inversión
En los proyectos de minas de oro convencionales, el ciclo total desde el inicio del diseño de procesos hasta la puesta en marcha definitiva suele ser de 8 a 15 meses:Diseño de procesos y solución técnica: 7-15 días → Diseño de ingeniería: 20-30 días → Fabricación de equipos: 60-120 días → Logística: 30-60 días → Instalación y puesta a punto: 60-150 días; en los proyectos en el extranjero, además, hay que prever un margen de unos 30 días para el despacho de aduanas.Una combinación adecuada de las distintas fases permite acortar la duración total del proyecto; proporcionar lo antes posible muestras representativas del yacimiento para iniciar el diseño de procesos es el primer paso para acortar dicho plazo.
En cuanto al alcance de la entrega, el modelo estándar es el siguiente: el proveedor se encarga del diseño de procesos, los planos de ingeniería, la fabricación de los equipos principales, la asistencia técnica para la instalación in situ, la puesta en marcha integrada y la formación;mientras que el cliente se encarga de organizar localmente los trabajos de obra civil y la mano de obra de instalación general. De este modo, no solo se garantiza la calidad técnica, sino que también se ahorra al cliente una gran cantidad de costes relacionados con el desplazamiento de trabajadores nacionales, como billetes de avión, visados, alojamiento y manutención, así como los elevados salarios diarios. Si realmente no se dispone de personal de construcción en la zona, se puede negociar un paquete «todo incluido».
VII. Conclusión: en la selección de minerales de oro coloidal, primero hay que conocer el mineral y luego seleccionar el equipo
La dificultad de los minerales de oro coloidal nunca radica en un único equipo, sino en si los tres elementos —«mineral, proceso y equipo»— encajan entre sí. Cuando el oro se encuentra en estado coloidal, disperso en partículas finísimas o encapsulado, cada parámetro —como el grado de molienda, el régimen de productos químicos, la ubicación de la separación por gravedad o las condiciones de lixiviación— debe basarse en las características del mineral.