¿Cómo se procesan los minerales de mercurio?

El cinabrio es de color rojo, tiene una alta densidad, es quebradizo y posee una buena flotabilidad natural. Se puede utilizar una combinación de preconcentración, separación por gravedad y flotación.

(1) Preconcentración
La clasificación manual es un método tradicional de preconcentración. El cinabrio es de color rojo o rojo oscuro, lo que facilita su distinción de los minerales de ganga. Además, dado que el cinabrio es frágil, el mineral tiende a fracturarse a lo largo de las zonas con alta concentración de cinabrio durante la trituración, dejando al descubierto el cinabrio en las superficies fracturadas, lo que facilita la clasificación manual. La clasificación manual suele realizarse en una cinta de clasificación manual con una velocidad de cinta que suele oscilar entre 0,1 y 0,4 m/s. En el caso de minerales en trozos grandes, a veces se instala una plataforma específica de clasificación manual antes de la trituración gruesa. La clasificación manual puede realizarse seleccionando el concentrado o descartando la roca estéril. El primer método se utiliza cuando la ley del mineral de alimentación es baja, y el segundo cuando la ley es alta. Antes de la clasificación manual, el mineral suele someterse a una trituración gruesa y a una clasificación. La tasa de descarte de roca estéril es, por lo general, del 40% al 70% (en relación con la cantidad de alimentación). A menudo es necesario lavar el mineral con agua para eliminar el limo de la superficie antes de la clasificación manual. Dado que el cinabrio tiene una buena flotabilidad natural, las partículas finas de cinabrio se pierden fácilmente con el agua de lavado; por lo tanto, deben disponerse de instalaciones adecuadas (por ejemplo, estanques de decantación) para recuperar el cinabrio fino del agua de lavado.

(2) Separación por gravedad
La alta densidad del cinabrio hace que la separación por gravedad sea un método viable. Sin embargo, en la práctica, no suele utilizarse un único esquema de separación por gravedad para los minerales de mercurio por dos razones: en primer lugar, el cinabrio suele estar distribuido de forma desigual en granos gruesos y finos, o bien en forma de granos finos, lo que dificulta la recuperación eficiente del cinabrio fino mediante la separación por gravedad; en segundo lugar, el cinabrio es frágil y posee una buena flotabilidad natural, por lo que el cinabrio fino generado durante la molienda tiende a flotar en la superficie del agua durante la separación por gravedad y se pierde. Por lo tanto, los residuos de la separación por gravedad suelen clasificarse, volver a molerse y, a continuación, tratarse mediante flotación. En una de las plantas de concentración de la mina de mercurio de Xinhuang, se utilizó un diagrama de proceso de separación por gravedad simple entre 1959 y 1963 para tratar mineral con una ley media de 0,186% Hg. La recuperación media fue de 56% Hg, la ley de los residuos fue de 0,087% Hg y la ley del concentrado fue de 3,4% Hg. En 1964, se cambió a un diagrama de flujo de flotación única. En consecuencia, las plantas de concentración de mercurio suelen emplear un diagrama de proceso combinado de gravedad y flotación. La separación por gravedad se utiliza únicamente para recuperar una parte del cinabrio liberado de grano grueso o para producir algo de bermellón. Las mesas vibratorias y las jigs son los equipos de separación por gravedad más utilizados para los minerales de mercurio. Las mesas vibratorias pueden producir concentrado de alta calidad para la producción de bermellón. Los jigs se utilizan a menudo para tratar el material de tamaño inferior al requerido procedente del cribado previo a la molienda, o se instalan en el circuito de molienda y clasificación para recuperar a tiempo el cinabrio liberado y evitar una molienda excesiva. Al mismo tiempo, se puede recuperar algo de bermellón grueso del concentrado del jig. En los últimos años, algunas plantas de concentración han intentado sustituir las mesas vibratorias de desbaste por jigs. En Japón, la planta de concentración de Itomuka utiliza un jig y un separador de mercurio nativo para recuperar la mayor parte del mercurio nativo del mineral en bruto.

(3) Flotación
La flotación es el método de beneficio más utilizado y eficaz para los minerales de mercurio. La flotación no solo permite recuperar de forma eficiente el cinabrio del mineral, sino que también permite recuperar eficazmente otros minerales de mercurio, como el mercurio nativo y el clorosulfuro de mercurio. La flotación también se utiliza para el tratamiento de minerales polimetálicos que contienen mercurio. En la gran mayoría de los minerales de mercurio, el principal mineral objetivo es el cinabrio. El cinabrio tiene una buena flotabilidad natural; por lo tanto, el diagrama de flujo de flotación y el esquema de reactivos para minerales de cinabrio simples son relativamente sencillos. El diagrama de flujo más habitual consiste en una molienda de una o dos etapas, con un tamaño de rebose de clasificación generalmente de –0,074 mm, lo que representa el 85%, aunque algunas plantas de concentración utilizan un tamaño de alimentación de flotación más grueso. El circuito de flotación suele constar de una etapa de desbastado, una o dos etapas de limpieza y dos o tres etapas de purga. En cuanto a los reactivos de flotación, a menudo se utilizan sales de metales pesados como activadores del cinabrio, tales como el sulfato de cobre, el nitrato de plomo, el acetato de plomo y el cloruro de mercurio. El sulfato de cobre es el más utilizado, con una dosis típica de 100-300 g/t. Algunas plantas de concentración no utilizan ningún activador. Los xantatos se emplean como colectores para el cinabrio. Las plantas de concentración nacionales suelen utilizar xantato de etilo en una dosis de 80-240 g/t. Algunas plantas de concentración han probado una mezcla de xantato y ditirofosfato, pero los resultados fueron similares a los obtenidos con el xantato solo. La planta de concentración de McDermitt, en EE. UU., trata mineral que contiene cinabrio y clorosulfuro de mercurio (en una proporción de 7:3) y utiliza xantato de isopropilo como colector. La planta de concentración de Itomuka, en Japón, procesa mineral en el que el 70% del mercurio es mercurio nativo y el 30% es cinabrio, y utiliza xantato de amilo como colector. Algunos datos de ensayos indican que, para mejorar la ley del concentrado de minerales de mercurio de baja ley, dependiendo de las propiedades del mineral, se pueden utilizar tanino, quebracho, ácido cítrico, carboximetilcelulosa, almidón o vidrio soluble como depresores de ganga o dispersantes de lodos; sin embargo, estos no se aplican de forma generalizada en la práctica. El pH óptimo de la pulpa para la flotación del cinabrio se sitúa entre 6 y 7,5–7,8, aunque el cinabrio puede mantener una alta recuperación de flotación en un rango de pH de 5 a 8,5. Por lo tanto, la mayoría de las plantas de concentración no utilizan reguladores de pH y, en su lugar, operan con el pH natural de la pulpa, que suele situarse entre 6 y 8. En el caso de los minerales de cinabrio simples, se pueden alcanzar índices de flotación muy buenos. Cuando la ley del concentrado de cabeza es de 0,1%–0,5% Hg, la recuperación por flotación puede alcanzar el 90%–96%. En el caso de minerales más complejos, la recuperación es ligeramente inferior al 90%. La ley del concentrado de flotación varía considerablemente entre las distintas plantas de concentración: las nacionales suelen producir concentrado con una ley de 10%–30% Hg, mientras que las extranjeras han producido concentrados con leyes que van desde un máximo de 75% Hg hasta un mínimo de 1,5% Hg. La ley del concentrado depende no solo de la ley de la materia prima y de la complejidad del mineral, sino también del método de fundición utilizado. En cuanto al equipamiento, las plantas de concentración nacionales utilizan principalmente equipos de trituración y molienda de pequeña a mediana escala, así como celdas de flotación con agitación mecánica. Algunas plantas de concentración han utilizado columnas de flotación como preconcentradores, pero los resultados técnico-económicos son similares a los de las celdas con agitación mecánica. Algunas plantas de concentración extranjeras a gran escala utilizan molinos autógenos y celdas de flotación de mayor tamaño.

(4) Enriquecimiento combinado por gravedad y flotación
El esquema de proceso combinado de separación por gravedad y flotación es muy habitual en las plantas de concentración de mineral de mercurio. En China, la gran mayoría de los productos de bermellón proceden de concentradoras de mineral de mercurio que utilizan este diagrama de flujo combinado. En las concentradoras de mineral de mercurio con una combinación de gravedad y flotación, los residuos no suelen descartarse en la etapa de separación por gravedad. En su lugar, los residuos de gravedad (rebose) se deshidratan, se clasifican, se vuelven a moler y, a continuación, se tratan mediante flotación. De lo contrario, la recuperación global se vería afectada negativamente. En el caso de los minerales de cinabrio simples, las pruebas y la práctica industrial han demostrado que la recuperación mediante flotación simple es ligeramente superior a la del proceso combinado de gravedad y flotación. Además, la inversión de capital y los costes operativos son menores en una planta de flotación simple. Por lo tanto, las plantas de concentración que utilizan el proceso combinado de gravedad y flotación suelen hacerlo debido a las características del mineral (por ejemplo, la recuperación de mercurio nativo) o para producir bermellón. Actualmente, en China existen dos tipos principales de procesos de producción que utilizan el proceso combinado de gravedad y flotación:

• Un tipo utiliza una molienda en varias etapas y una concentración en mesa vibratoria en varias etapas, con clasificación hidráulica previa a la mesa vibratoria. El rebosado clasificado y los residuos de la mesa vibratoria se deshidratan, se clasifican, se vuelven a moler y, a continuación, se envían a la flotación. Este diagrama de proceso es adecuado para minerales en los que el cinabrio está finamente diseminado y que contienen grandes cantidades de minerales de densidad relativamente alta, como la pirita (por ejemplo, el concentrador de la mina de mercurio de Yulan). Su ventaja es que recupera la mayor cantidad posible de cinabrio mediante separación por gravedad; en función del contenido de mercurio del producto final de color bermellón, la recuperación por gravedad puede alcanzar entre 40% y 60% (con una ley de la materia prima de entre 0,3% y 0,5% de Hg). Las desventajas son el elevado consumo de agua y electricidad, los altos costes operativos y la elevada inversión de capital. Además, los residuos de la separación por gravedad deben deshidratarse antes de entrar en los circuitos posteriores de remolienda y flotación, y parte del cinabrio fino se pierde con el agua de rebose, lo que reduce la recuperación global.
• El otro tipo utiliza un molino de barras de una sola etapa para la molienda gruesa, y el producto (sin clasificar, con un amplio rango de tamaños) se trata en una mesa vibratoria de alta densidad. Este esquema de proceso es adecuado para minerales con una diseminación de cinabrio relativamente gruesa y una composición relativamente sencilla. Sus ventajas son un esquema de proceso sencillo, un bajo consumo de agua y electricidad, y la eliminación de la etapa de deshidratación entre la separación por gravedad y la flotación. En consecuencia, presenta bajos costes operativos, una inversión de capital reducida y una alta recuperación global. La desventaja es que la recuperación en la etapa de separación por gravedad es inferior a la del primer tipo. En función del contenido de mercurio del producto final de bermellón, la recuperación por gravedad es de 30%–40% (con una ley de cabeza de alrededor de 0,2%–0,3% Hg).