Soluciones especializadas para la extracción y el tratamiento de minerales auríferos que contienen arsénico | Procesos eficientes de extracción de oro y tecnologías que cumplen con las normas medioambientales
Soluciones especializadas para la extracción y el tratamiento de minerales auríferos que contienen arsénico | Procesos eficientes de extracción de oro y tecnologías que cumplen con las normas medioambientales
Los minerales auríferos que contienen arsénico son reconocidos en el sector aurífero como un «reto difícil de superar». El oro está encapsulado en arsenopirita y piroclino, y por mucho que se muela, no se libera;la tasa de lixiviación con cianuro de la pulpa completa suele situarse solo entre el 20 % y el 50 %, con un elevado consumo de reactivos, y los residuos, al contener arsénico, deben tratarse como residuos peligrosos. La primera reacción de muchos propietarios de minas al recibir este tipo de mineral es preguntarse: «¿Es que no tiene remedio?». En realidad, no es que el mineral no tenga remedio, sino que el proceso no se adapta a sus características.
Este artículo parte de las características del mineral y explica de forma clara y exhaustiva el proceso de extracción y tratamiento de los yacimientos de oro arsenoso, la configuración de los equipos y los puntos clave para cumplir con la normativa medioambiental.
I. Analizar primero la situación: ¿en qué consiste la dificultad de los yacimientos de oro con arsénico?
La «dificultad» de los yacimientos de oro con arsénico radica principalmente en tres aspectos:
En primer lugar, el estado de presencia del oro.
En los yacimientos auríferos con arsénico, el oro suele aparecer en asociación con el arseniopirita (FeAsS) y la pirita con arsénico, y suele presentarse en forma de oro encapsulado en partículas finísimas, oro submicroscópico o incluso oro invisible.El oro queda encerrado en la red cristalina de los sulfuros, por lo que la molienda convencional no logra su liberación individual; el cianuro no puede entrar en contacto con el oro, por lo que, naturalmente, la tasa de lixiviación no aumenta.
En segundo lugar, la interferencia del arsénico.
Durante el proceso de lixiviación, el arsénico consume cianuro y oxígeno, generando arseniuros que recubren la superficie de las partículas de oro y forman una película de pasivación, lo que dificulta aún más la disolución del oro. Cuanto mayor es el contenido de arsénico, menos rentable resulta la lixiviación con cianuro convencional.
En tercer lugar, la presión medioambiental.
Si los residuos que contienen arsénico y el arsénico presente en los lixiviados no se tratan adecuadamente, existe riesgo de contaminación medioambiental. El almacenamiento, el transporte y la eliminación de materiales que contienen arsénico están sujetos a estrictos requisitos medioambientales, lo que determina directamente que la ruta tecnológica no pueda basarse únicamente en «cuánto oro se puede recuperar», sino que también debe tener en cuenta «cómo garantizar que los residuos cumplan la normativa».
Por lo tanto, la lógica central del diseño de un proyecto para minas de oro que contienen arsénico es la siguiente: primero se realiza la concentración, luego se rompe la capa protectora y, por último, se extrae el oro, controlando en todo momento el recorrido del arsénico.
II. Proceso técnico: enriquecimiento por flotación + pretratamiento + cianuración
Esta es la ruta más habitual para los yacimientos auríferos que contienen arsénico, y también la que ofrece una mayor previsibilidad económica. Se divide en tres pasos:
Primer paso: concentración por flotación del concentrado de oro y arsénico
Mediante la flotación, se concentran en un concentrado los sulfuros auríferos —como el arseniopirita y la pirita arseniada—, y los residuos se desechan directamente.El valor de esta etapa radica en que reduce la gran cantidad de mineral en bruto que requiere pretratamiento a una pequeña cantidad de concentrado de alta ley, lo que disminuye considerablemente el volumen de material a tratar en las etapas posteriores de pretratamiento y cianuración, reduciendo así los costes de inversión y de productos químicos.
Puntos clave de control:
- La finura de la molienda debe garantizar la disociación individual de los sulfuros que contienen oro, pero no hay que buscar ciegamente una finura excesiva, ya que una molienda excesiva aumenta la formación de lodos y el consumo de reactivos;
- El régimen de productos químicos determina la selectividad: el tipo y la dosis de los captadores, los ajustadores de pH y la proporción de activadores/inhibidores deben ajustarse en función de las diferencias de flotabilidad entre el arseniopirito y la pirita;
- En el caso de los minerales que contienen arsénico, se puede optar por inhibir el arseniopirito y flotar por separado el concentrado de oro-arsénico, o bien flotar conjuntamente el oro y el arsénico y separarlos posteriormente; la decisión concreta dependerá del contenido de arsénico y del método de pretratamiento posterior;
- La ley del concentrado de flotación y la tasa de recuperación de azufre influyen directamente en la rentabilidad del pretratamiento posterior; estos dos parámetros deben verificarse claramente en la fase de pruebas.
Segundo paso: el pretratamiento rompe la envoltura
El oro presente en el concentrado de flotación sigue envuelto en sulfuros, por lo que primero es necesario romper la estructura de este recubrimiento. Las opciones disponibles incluyen:
Pretratamiento con agentes exclusivos
Un sistema de reactivos a medida para minerales que contienen arsénico y carbono, que rompe la envoltura de sulfuros antes de la lixiviación y elimina el efecto de pasivación del arsénico; el proceso es relativamente sencillo y requiere una inversión reducida;
Calcinación y oxidación
Oxidación a alta temperatura de los sulfuros y el arsénico, lo que deja al descubierto el oro encapsulado. Se trata de un proceso consolidado, pero el arsénico pasa a los gases de combustión en forma de As₂O₃, por lo que es imprescindible contar con un sistema de recuperación y solidificación del arsénico de los gases de combustión, lo que supone una elevada inversión en protección medioambiental;
Oxidación a presión
Oxidación de los sulfuros en condiciones ácidas a alta temperatura y presión; la disociación del oro es completa y la tasa de recuperación elevada, lo que lo hace adecuado para proyectos a gran escala, aunque requiere una elevada inversión en equipamiento y unos requisitos operativos exigentes;
Oxidación biológica
Utiliza bacterias acidófilas para oxidar los sulfuros; el coste es relativamente bajo y es respetuoso con el medio ambiente, pero el ciclo de oxidación es largo (de varios días a más de diez) y se ve muy afectado por la temperatura y las condiciones de la pulpa mineral;
Oxidación química
A presión atmosférica, se utilizan oxidantes para romper la envoltura; es adecuado para proyectos de pequeña y mediana escala o para tipos específicos de mineral.
La elección del método de pretratamiento depende del contenido de arsénico, del grado de encapsulación del oro, de la escala de tratamiento, de los requisitos medioambientales locales y del presupuesto de inversión. No es una decisión que se pueda tomar a la ligera, sino que es necesario comparar las tasas de lixiviación y los costes de cada opción mediante ensayos con muestras de mineral.
Tercer paso: extracción de oro mediante cianuración
El concentrado pretratado (o el mineral calcinado, o la escoria oxidada) pasa a la lixiviación con cianuro; una vez disuelto el oro, se recupera mediante adsorción con carbón activo (CIL/CIP) o sustitución con polvo de zinc. Dado que la encapsulación se ha eliminado y se ha suprimido la interferencia del arsénico, la tasa de lixiviación en esta etapa puede superar los indicadores estipulados en el contrato.
Si el oro del mineral se encuentra principalmente en estado libre, el contenido de arsénico no es elevado y la ganga es sencilla, también se puede evaluar la viabilidad de la lixiviación directa con el mineral sin triturar (CIL/CIP); sin embargo, antes de seguir esta vía con minerales que contienen arsénico, es imprescindible realizar ensayos de lixiviación para verificarlo, sin dar nada por sentado.
Vía complementaria: combinación de separación por gravedad + flotación + cianuración
Si en el mineral coexisten oro libre de grano grueso y oro encapsulado en partículas finas, se puede instalar un separador centrífugo en el circuito de molienda para recuperar previamente el oro de grano grueso, enriquecer mediante flotación los sulfuros que contienen oro y, tras el pretratamiento del concentrado, proceder a la cianuración.El oro de grano grueso debe «recuperarse pronto y en mayor cantidad», evitando su pérdida en los residuos debido a una molienda excesiva. La elección de los puntos clave del proceso combinado (la ubicación de la separación por gravedad en el circuito de molienda, si los residuos de la flotación se vuelven a moler y a lixiviar) determina la tasa de recuperación global, por lo que es necesario verificar su viabilidad económica mediante ensayos.
III. ¿Cómo se configura el conjunto de equipos?
Siguiendo la línea principal de «enriquecimiento por flotación + pretratamiento + cianuración», la configuración del equipo es la siguiente:
Sección de trituración y molienda:
Trituración primaria con trituradora de mandíbulas → Trituración media y fina con trituradora cónica → Circuito cerrado con molino de bolas (primera etapa de rejilla + segunda etapa de rebose) y clasificador helicoidal/hidrociclón. Siguiendo el principio de «más trituración, menos molienda», la etapa de trituración realiza la mayor parte del trabajo, mientras que la etapa de molienda consume menos electricidad.
Tramo de flotación:
Tanque de agitación para ajuste de la suspensión y dosificación de reactivos → Conjunto de flotadores (los de tipo SF con aspiración automática son adecuados para la etapa inicial de selección gruesa y barrido; los de tipo XCF/KYF con aireación son adecuados para configuraciones a gran escala, y pueden combinarse en una configuración de una selección gruesa, dos de refinado y dos de barrido, o bien una selección gruesa, tres de refinado y tres de barrido) → Espesador → Filtro de presión para la obtención del concentrado de oro y arsénico.
Etapa de pretratamiento:
Se configura según el método seleccionado. Para el pretratamiento con reactivos: sistema de preparación y dosificación de reactivos y tanques de reacción; para la calcinación: horno de calcinación en lecho fluidizado y sistema de recuperación de arsénico de los gases de combustión y de solidificación; para la oxidación a presión: autoclave y equipo auxiliar; para la oxidación biológica: tanques de reacción biológica y sistemas de aireación y control de temperatura.
Etapa de lixiviación con cianuro:
Tanque de lixiviación (con agitación y aireación; se añade cianuro de sodio y cal para ajustar el pH a 10-11) → Sistema de adsorción con carbón activo (CIL: tanque de lixiviación con carbón y doble impulsor que combina lixiviación y adsorción simultáneas, o CIP: paso al tanque de adsorción tras la lixiviación)→ Tamiz separador de carbón → Extractor de carbón → Desorción electrolítica (a temperatura y presión ambiente o a alta temperatura y alta presión) → Horno de fundición de oro para obtener oro de aleación. También se puede equipar con una ruta de sustitución con polvo de zinc para el tratamiento de la solución de metales preciosos.
Etapa de concentración, deshidratación y protección del medio ambiente:
Se utilizan densificadores y filtros de presión para la deshidratación del concentrado y los residuos; la descarga en seco de los residuos reduce el riesgo de almacenamiento en pilas; los residuos que contienen arsénico se someten a un tratamiento de estabilización/solidificación conforme a los requisitos medioambientales.
Criterios clave para la selección de equipos: El proceso y los equipos deben ser diseñados de forma coordinada por un mismo equipo. La ley del concentrado de flotación determina la escala del pretratamiento; el método de pretratamiento determina la configuración de los equipos de lixiviación posteriores; y los parámetros de lixiviación determinan el número de etapas de los tanques de lixiviación con carbón y la capacidad de la electrolisis de desorción. Si cualquier parámetro de esta cadena no encaja, el sistema completo no alcanzará los objetivos.La combinación de equipos de diferentes fabricantes, con incompatibilidades en las interfaces, la capacidad de producción y la lógica de control, y la mutua atribución de culpas cuando surgen problemas, es el escollo más habitual en los proyectos de minas de oro con arsénico.
IV. Cumplimiento de las normas medioambientales: es imprescindible controlar el recorrido del arsénico en todo el proceso
El cumplimiento de las normas medioambientales en los yacimientos de oro con arsénico no se limita a instalar un sistema de tratamiento de aguas residuales al final del proceso, sino que requiere planificar claramente el recorrido del arsénico desde la fase de diseño del proceso:
1. Solidificación y estabilización del arsénico.
La flotación concentra el arsénico en el concentrado; en la fase de pretratamiento, el arsénico pasa a los gases de combustión (calcinación) o a los lixiviados (oxidación a presión/biológica), por lo que es necesario contar con procesos correspondientes de captación, solidificación o estabilización del arsénico.Los residuos finales que contienen arsénico, como los residuos de arsénico-calcio, deben eliminarse de acuerdo con las normas medioambientales locales; no pueden simplemente apilarse.
2. Tratamiento de los lixiviados y las aguas de los residuos mineros.
El arsénico y los cianuros presentes en los lixiviados de cianuración deben tratarse hasta cumplir los límites establecidos antes de su recirculación o vertido. Se deben instalar sistemas complementarios de tratamiento de aguas residuales y de desintegración de cianuros.
3. Vertido en seco de residuos mineros.
Los filtros prensa comprimen los residuos mineros en tortas secas, lo que reduce el riesgo de filtración de las aguas residuales que contienen arsénico y facilita la gestión posterior del apilamiento.
4. Cumplimiento de la normativa local.
Es necesario conocer a fondo, ya en la fase de diseño, los trámites medioambientales, las normas de vertido y los requisitos de gestión de residuos peligrosos del lugar donde se ubica el proyecto, para evitar que, una vez construida la planta, se descubra que los trámites medioambientales no son viables.
5. Elección de procesos limpios.
Siempre que las condiciones lo permitan, se debe dar prioridad a métodos de pretratamiento relativamente respetuosos con el medio ambiente, como la oxidación biológica, para reducir la presión sobre los sistemas de tratamiento final.
La inversión en protección medioambiental no es una «carga económica»: si un proyecto de mina de oro con arsénico no cumple las normas medioambientales, se enfrenta en cualquier momento a la suspensión de la producción para realizar correcciones, con lo que toda la inversión inicial se echaría a perder. Incorporar la protección medioambiental en el diseño del proceso es el requisito previo para el funcionamiento estable y a largo plazo del proyecto.
V. Referencias sobre inversión y plazos
La inversión en un proyecto de mina de oro con arsénico depende del método de pretratamiento (la inversión en pretratamiento químico es relativamente baja, mientras que la de calcinación y oxidación a presión es elevada), de la capacidad de tratamiento y de las instalaciones medioambientales complementarias. El precio del equipo principal completo puede tomarse como referencia en el rango de los procesos CIP/CIL: para un tratamiento diario de 100 toneladas, entre 350 000 y 500 000 dólares estadounidenses;para 300 toneladas, entre 600 000 y 900 000 dólares; para 500 toneladas, entre 900 000 y 1 350 000 dólares; y para 1 000 toneladas, entre 1 500 000 y 1 900 000 dólares (sin incluir obras de construcción, instalación, logística ni materiales auxiliares; los datos concretos dependerán de los ensayos con el mineral y del presupuesto del proyecto).
La duración habitual del proyecto es de entre 8 y 15 meses, pero, dado que los minerales que contienen arsénico requieren una validación del proceso y fases de pretratamiento adicionales, el periodo de pruebas preliminares se prolongará en consecuencia: cuanto más rigurosas sean las pruebas con muestras de mineral, menos retoques habrá que realizar posteriormente. Se recomienda proporcionar lo antes posible muestras representativas del mineral para iniciar la validación del proceso.
VI. Conclusión: los yacimientos de oro con arsénico no son irrecuperables, sino que aún no se ha encontrado el camino adecuado
La dificultad de los yacimientos de oro con arsénico nunca ha sido «no poder extraer el oro», sino «cómo abrir el envoltorio y controlar el arsénico».El orden correcto es: obtener muestras representativas del mineral → realizar análisis de las características del mineral y ensayos comparativos de los planes de pretratamiento → definir la ruta tecnológica → seleccionar el equipo según el proceso → diseñar simultáneamente el plan de protección medioambiental → contar con ingenieros in situ para ajustar el proceso hasta obtener oro.
Saltarse las pruebas y comprar directamente el equipo es el mayor riesgo de la inversión en minas de oro con arsénico. Si otros no han obtenido buenos resultados, puede que el proceso no se haya adaptado al caso concreto o que el régimen de productos químicos no sea el adecuado; precisamente las minas de oro difíciles de tratar son el ámbito ideal para volver a realizar una verificación rigurosa del proceso y buscar una vía de avance.
Si dispone de un yacimiento aurífero difícil de tratar que contenga arsénico, carbono o partículas ultrafinas, no dude en ponerse en contacto con GoldProcessingPlant para realizar un análisis de las muestras y una validación del proceso.