Análisis de la tecnología de cianuración de lodo total en yacimientos auríferos de tipo breza y plan para la extracción eficiente de oro
Análisis de la tecnología de cianuración de lodo total en yacimientos auríferos de tipo conglomerado y plan para la extracción eficiente de oro
Los yacimientos auríferos de tipo brecca no son los más conocidos en el panorama minero nacional, pero constituyen el tipo predominante en muchas zonas mineras: presentan una estructura breccada, un contenido bajo en sulfuros y el oro se encuentra principalmente en estado libre o semilibre.Este tipo de yacimientos presenta un aliciente muy realista: a primera vista, parece que se puede aplicar directamente la cianuración de lodo integral, lo que permite prescindir de la etapa de flotación, acortando el proceso y reduciendo la inversión. Sin embargo, entre lo que «parece posible» y lo que «es realmente posible» existe una diferencia que requiere una rigurosa validación del proceso.
En este artículo se explican con claridad las características de yacimiento de los yacimientos de oro de tipo conglomerado, las condiciones de aplicabilidad del cianurado de lodo en bruto, los parámetros de proceso y la configuración completa del equipo, con el fin de ayudarle a determinar si su yacimiento debe someterse al cianurado de lodo en bruto o si es más adecuado aplicar un proceso combinado.
I. Características de la distribución de los yacimientos de oro en conglomerados: por qué suelen clasificarse como «aptos para la cianuración»
Los yacimientos auríferos de tipo conglomerado son aquellos en los que la mineralización aurífera se encuentra en masas de conglomerado.La composición del conglomerado es compleja; suelen encontrarse cuarzo, rocas silíceas, rocas carbonatadas y fragmentos de todo tipo de roca encajante, mientras que los cementos son principalmente silíceos, carbonatados o sulfurados. Varias características típicas de este tipo de yacimientos determinan directamente la elección del proceso:
1. El oro se encuentra principalmente en estado libre o semilibre.
En los yacimientos de oro de tipo conglomerado, el oro suele encontrarse en los cementos, en las fisuras del conglomerado o en los intersticios de los granos de cuarzo, pudiendo coexistir oro de grano grueso y de grano fino.En comparación con los yacimientos de tipo Karin, en los que «el oro invisible está encapsulado en la red cristalina de los sulfuros», el oro de los yacimientos de tipo conglomerado se libera con relativa facilidad, lo que constituye un requisito previo para la viabilidad del cianurado de lodo integral.
2. El contenido en sulfuros no suele ser elevado.
La mayoría de los yacimientos de oro de tipo conglomerado presentan un contenido limitado de sulfuros portadores de oro, como la pirita y la arsenopirita, por lo que el oro no depende totalmente de estos portadores. Un menor contenido de sulfuros implica un menor consumo de cianuro y un entorno de lixiviación con cianuro relativamente «limpio».
3. Es necesario analizar uno por uno los elementos interferentes.
Este es un aspecto clave. Las diferencias entre los yacimientos de tipo breccia son enormes: en algunas zonas mineras, el contenido de arsénico, carbono y antimonio es muy bajo, por lo que la cianuración directa no plantea problemas; en otras, si el material cementante contiene materia carbonosa o minerales de arsénico, la tasa de lixiviación mediante cianuración directa se reduce considerablemente.No se puede dar por sentado que, por ser de «tipo brezo», se pueda aplicar directamente la cianuración; hay que basarse en los datos de los análisis de las muestras de mineral.
4. La estructura de los cuerpos de brecha es irregular, por lo que las propiedades del mineral pueden variar considerablemente.
El mineral de diferentes franjas de conglomerado y a distintas profundidades puede presentar diferencias en cuanto al tamaño de las partículas de oro, el contenido de sulfuros y el grado de argilosidad; por lo tanto, al diseñar el plan hay que tener en cuenta el rango de variación y el margen de tolerancia de la operación.
II. Cianuración de mineral sin triturar: ¿en qué condiciones pueden los yacimientos auríferos de tipo conglomerado seguir directamente esta vía?
La lógica de la cianuración de mineral sin triturar (CIL/CIP) es la siguiente: el mineral en bruto se muele hasta alcanzar una finura suficiente; una vez que el oro se ha disociado por completo, se somete directamente a la lixiviación con cianuro y se recupera mediante adsorción con carbón activo, sin pasar por el proceso de enriquecimiento por flotación. Sus ventajas son un proceso corto, menos equipamiento y una inversión relativamente baja, por lo que resulta adecuado para plantas de tratamiento de tamaño pequeño, mediano y grande.
Para que un yacimiento de oro de tipo breccia pueda someterse directamente a la cianuración de lodo completo, deben cumplirse simultáneamente varias condiciones:
Condición 1: El oro debe encontrarse principalmente en estado libre, con un bajo porcentaje de oro encapsulado.
Tras la molienda, el oro debe quedar totalmente expuesto para que el cianuro pueda entrar en contacto con él. Si los análisis revelan que una proporción considerable del oro se encuentra encapsulado en partículas muy finas de sulfuros o mena, por muy fino que se muela no se liberará, y la tasa de lixiviación directa con cianuro no aumentará.
Condición 2: No contener o contener muy pocos elementos interferentes como el arsénico, el carbono o el antimonio.
El arsénico consume cianuro y pasiva la superficie de las partículas de oro; los compuestos carbonosos «secuestran el oro», readsorbiendo los complejos de cianuro y oro ya disueltos; el antimonio también interfiere en la lixiviación. Si los contenidos de estos elementos son elevados, es necesario realizar un tratamiento previo antes de la lixiviación o recurrir a la vía de enriquecimiento por flotación.
Condición tres: bajo consumo de cianuro.
El cobre, los sulfuros de hierro y los minerales oxidados presentes en el mineral consumen cianuro; un consumo elevado de cianuro encarecerá el coste de los reactivos, por lo que habrá que recalcular la viabilidad económica.
Condición 4: La finura de molienda debe alcanzar de forma rentable los requisitos de disociación.
La cianuración de mineral sin clasificar requiere moler todo el mineral en bruto, y el consumo energético de la molienda es una de las partidas de mayor coste de todo el proceso. Si el tamaño de partícula del oro incrustado es demasiado fino y se requiere una molienda ultrafina para su disociación, el coste de la molienda podría absorber los beneficios.
Solo hay una forma de llegar a una conclusión: tomar muestras representativas del mineral y realizar ensayos de lixiviación por cianuración de mineral sin clasificar (incluidos ensayos comparativos CIL/CIP), y verificar la viabilidad mediante los datos de la tasa de lixiviación. Poner en marcha una línea de cianuración de mineral sin procesar sin disponer de datos experimentales constituye el mayor riesgo de inversión en un yacimiento aurífero de tipo conglomerado: una vez construida la planta, si la tasa de lixiviación no alcanza los niveles esperados, los costes de reajuste serán muy superiores a los gastos de los ensayos.
III. ¿Cómo elegir entre CIL y CIP en la lixiviación con cianuro de mineral sin triturar?
Una vez confirmada la viabilidad de la lixiviación con cianuro de material sin clasificar, hay que elegir entre CIL y CIP:
CIL (método de lixiviación con carbón)
La lixiviación y la adsorción con carbón activo se llevan a cabo simultáneamente, es decir, se lixivian y se adsorben al mismo tiempo. El carbón activo se añade en el último tanque y se desplaza hacia delante en contracorriente, entrando en contacto con la pulpa mineral en sentido contrario. El proceso es compacto y requiere pocos tanques, por lo que resulta adecuado para plantas de concentración de tamaño pequeño, mediano y grande; actualmente es la configuración más ampliamente utilizada.
CIP (método de lodo de carbón)
Primero se completa la lixiviación y, a continuación, se introduce el carbón activo en el tanque de adsorción. El tiempo de lixiviación es más prolongado y el control por etapas más preciso, por lo que resulta adecuado para minerales con una velocidad de lixiviación elevada que requieran un control por etapas; es habitual en plantas de procesamiento de gran tamaño.
Criterios de selección: para minerales con una velocidad de lixiviación rápida, el proceso CIL (lixiviación y adsorción simultáneas) ofrece una alta eficiencia y un proceso más sencillo; para aquellos que requieren un tiempo de lixiviación más prolongado o un control por etapas más preciso, el proceso CIP resulta más adecuado. La elección concreta de uno u otro proceso viene determinada por los datos cinéticos de los ensayos de lixiviación, teniendo en cuenta además la capacidad de procesamiento y el presupuesto de inversión.
IV. Parámetros del proceso de cianuración de lodo completo: varios puntos que deben respetarse estrictamente
1. Control del pH.
La lixiviación se lleva a cabo en condiciones alcalinas, con un pH que suele mantenerse entre 10 y 11, regulado mediante cal o hidróxido de sodio. Si el pH es demasiado bajo, el cianuro se volatiliza fácilmente y se pierde; si es demasiado alto, afecta a la velocidad de lixiviación y al consumo de cal. La adición de cal debe ser estable y continua.
2. Finura de molienda.
Determina el grado de disociación del oro y es la primera variable que influye en la tasa de recuperación del proceso de cianuración de lodo integral. Si la finura es insuficiente, el oro encapsulado no se libera; si la molienda es excesiva, aumenta el consumo energético y la formación de lodo, lo que afecta a las etapas posteriores de concentración y adsorción. La finura se determina mediante ensayos de molienda y lixiviación.
3. Concentración y dosis de cianuro.
Una concentración demasiado baja ralentiza la lixiviación, mientras que una demasiado alta supone un desperdicio de reactivos y aumenta la presión sobre el tratamiento medioambiental. Es necesario ajustarla dinámicamente en función de las características de consumo de cianuro del mineral, controlándola con precisión mediante un sistema de dosificación de reactivos.
4. Tiempo de lixiviación y número de etapas.
La conexión en serie de varios tanques garantiza el tiempo de lixiviación, mientras que el número de etapas depende de la cinética de lixiviación. Si el tiempo de lixiviación es insuficiente, el oro no se disuelve por completo; si hay demasiadas etapas, se desperdicia la inversión.
5. Concentración de carbón activo y gestión del carbón cargado de oro.
La concentración de carbón influye en la tasa de adsorción; el carbón cargado de oro debe extraerse y desorberse oportunamente para evitar que pierda su capacidad de adsorción tras «saturarse» en el sistema. La capacidad del extractor de carbón y la capacidad de desorción electrolítica deben ajustarse a la producción de carbón cargado de oro.
6. Oxígeno disuelto.
La lixiviación con cianuro requiere la participación de oxígeno, por lo que los tanques de lixiviación deben estar aireados. Una aireación insuficiente ralentiza la lixiviación, mientras que un exceso de aireación aumenta el consumo energético.
7. Espesamiento y deshidratación.
Tras la molienda, la concentración de la pulpa mineral debe ajustarse a los requisitos de lixiviación; la deshidratación en el espesador es una etapa clave, especialmente en el caso de minerales de conglomerado con un alto contenido de lodo.
V. Configuración del equipo completo: del mineral en bruto al oro purificado
Línea CIL de cianuración de lodo completo para yacimientos auríferos de tipo breccia; la configuración completa del equipo es la siguiente:
Sección de trituración y molienda:
Alimentador vibratorio → Trituradora de mandíbulas (trituración primaria) → Trituradora cónica(trituración media y fina) → Criba vibratoria circular → Molino de bolas (primera etapa de rejilla + segunda etapa de rebose, o una sola etapa según la escala) → Clasificador helicoidal/hidrociclón en circuito cerrado. Se sigue el principio de «triturar más y moler menos».
Sección de espesamiento y deshidratación:
Densificador de alta eficiencia (ajuste de la concentración de la pulpa mineral); cuando el contenido de lodo es elevado, se puede equipar con un sistema de adición de floculantes.
Etapa de lixiviación y adsorción:
Tanque de lixiviación (con agitación y aireación, varios tanques en serie) → Tanque de lixiviación con carbón de alta eficiencia de doble impulsor (CIL, lixiviación y aspiración simultáneas) o tanque de adsorción (CIP) → Criba separadora de carbón (separación del carbón cargado de oro de la pulpa mineral) → Extractor de carbón (extracción del carbón cargado de oro) → Sistema de adición de carbón activo.
Etapa de desorción electrolítica:
Lavado ácido → Equipo de desorción electrolítica (a temperatura y presión ambiente para el tratamiento convencional; a alta temperatura y alta presión para una desorción más completa, adecuada para minas de gran tamaño o minerales de difícil desorción) → Celda electrolítica → Horno de fundición de oro para la obtención de oro en forma de aleación.
Etapa de tratamiento de residuos:
Densificador de residuos → Filtro prensa de placas y marcos (descarga en seco de residuos) → Tratamiento de aguas residuales y sistema de neutralización de cianuros (cumplimiento de las normas medioambientales).
Equipos auxiliares:
Bombas de pulpa de escoria, bombas de extracción de carbón, cintas transportadoras, tanques de agitación, sistema de preparación y dosificación de reactivos, y configuración eléctrica de estabilización de tensión y arranque suave.
Tres criterios clave para la configuración del equipo:
En primer lugar, es preferible un conjunto integrado a una combinación de equipos de distintos fabricantes. El número de etapas de los tanques de lixiviación, las dimensiones de los tanques de lixiviación con carbón, el ancho de las mallas de los tamices de separación de carbón, la capacidad de los extractores de carbón y el volumen de tratamiento de la desorción electrolítica son parámetros que forman un sistema de ecuaciones.Si se combinan equipos de diferentes fabricantes, las interfaces y los parámetros no coinciden, lo que provoca fugas de carbón, atascos en los tanques y acumulación de carbón cargado de oro. Solo si el diseño del proceso y la fabricación de los equipos están controlados por un mismo equipo se puede garantizar la sincronización entre «mineral, proceso y equipo».
En segundo lugar, hay que personalizar el diseño según las características del mineral, en lugar de basarse en el stock disponible. Los minerales de tipo conglomerado presentan grandes variaciones individuales; en los minerales con alto contenido de lodo, es necesario reforzar los procesos de concentración y desarenado; en los componentes de paso que contienen conglomerados silíceos abrasivos, hay que mejorar los materiales para aumentar su resistencia al desgaste; y en entornos de lixiviación ácidos, hay que tener en cuenta la configuración anticorrosiva.
En tercer lugar, el diseño de los sistemas de protección medioambiental debe realizarse de forma simultánea. Las aguas residuales del proceso de cianuración, el tratamiento de eliminación de cianuro y el vertido en seco de los residuos deben planificarse conjuntamente en la fase de proyecto; no se puede esperar a que la planta esté construida para añadir medidas medioambientales a posteriori.
VI. En qué casos no se puede aplicar directamente la cianuración de mineral sin clasificar: optar por un proceso combinado
Si los ensayos con muestras minerales revelan las siguientes circunstancias, la cianuración directa de la masa mineral completa no resulta rentable, por lo que se debe optar por un proceso combinado:
Alto grado de recubrimiento del oro y baja tasa de lixiviación directa:
Primero se enriquecen mediante flotación los sulfuros que contienen oro para obtener un concentrado; a continuación, se realiza un pretratamiento del concentrado (con productos químicos exclusivos, calcinación, oxidación a presión u oxidación biológica) para liberar el oro encapsulado, y finalmente se procede a la cianuración. La ventaja de la flotación es que reduce una gran cantidad de mineral en bruto que requiere pretratamiento a una pequeña cantidad de concentrado.
Interferencias evidentes de arsénico y carbono:
Se inhibe la flotación de las materias carbonosas o se realiza una flotación separada del concentrado de oro-arsénico; tras el pretratamiento, que elimina el secuestro de oro y los efectos de pasivación, se procede a la lixiviación.
Coexistencia de oro libre de grano grueso y oro encapsulado de grano fino:
Se incorpora un separador centrífugo en el circuito de molienda para recuperar anticipadamente el oro de grano grueso, se enriquecen los sulfuros mediante flotación, se somete el concentrado a un pretratamiento y, a continuación, se realiza la cianuración, en un proceso combinado de «separación por gravedad + flotación + cianuración». El oro de grano grueso se «recoge pronto y en mayor cantidad», evitando su pérdida por molienda excesiva.
La elección de los puntos clave del proceso combinado (en qué punto del circuito de molienda se sitúa la separación por gravedad, si los residuos de flotación se vuelven a moler y a lixiviar) determina la tasa de recuperación global; es imprescindible verificar la viabilidad económica mediante ensayos, sin tomar decisiones a ciegas.
VII. Referencias de inversión y ciclo del proyecto
Presupuesto de inversión: tomando como ejemplo un conjunto completo de equipos principales de CIP/CIL (en miles de dólares, sin incluir obras de construcción, instalación, logística ni materiales auxiliares): para un tratamiento diario de 100 toneladas, entre 350 000 y 500 000; para 200 toneladas, entre 450 000 y 750 000;para 300 toneladas, entre 600 000 y 900 000; para 500 toneladas, entre 900 000 y 1 350 000; y para 1 000 toneladas, entre 1 500 000 y 1 900 000. El límite inferior del rango corresponde a una configuración estándar, mineral oxidado convencional y condiciones de trabajo normales; el límite superior corresponde a configuraciones personalizadas no estándar, minerales complejos y soluciones con una configuración más completa.
Duración del proyecto: normalmente entre 8 y 15 meses — Diseño del proceso 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 en marcha: 60-150 días.En el caso de los yacimientos de tipo breccia, si las propiedades del mineral presentan grandes fluctuaciones o contienen elementos interferentes, el ciclo de pruebas preliminares se prolongará. Proporcionar lo antes posible muestras representativas del mineral para iniciar la validación del proceso es el primer paso para acortar la duración total del proyecto.
VIII. ¿Es viable la cianuración de lodo integral? Los datos de los ensayos son los que lo determinan
Los yacimientos de oro de tipo conglomerado reúnen las condiciones innatas para la cianuración de lodo completo: el oro se encuentra principalmente en estado libre y el contenido de sulfuros no es elevado. Sin embargo, «reunir las condiciones» no equivale a «poder aplicarlo directamente»; la interferencia del arsénico, el carbono y el antimonio, así como el grado de encapsulación del oro, deben verificarse uno por uno mediante ensayos con muestras minerales.