Inmersión en un baño de cianuro por percolación

La cianuración por percolación es un método de extracción de oro con cianuro relativamente sencillo y económico, adecuado para extraer oro de minerales, materias primas minerales auríferas sueltas y porosas, arena calcinada y escorias. Se utiliza habitualmente para procesar materiales auríferos con un tamaño de partícula de -10 ± 0,074 mm. Entre sus ventajas se incluyen un bajo consumo de reactivos de cianuración, un bajo consumo energético y la capacidad de obtener directamente una solución de lixiviación clara sin necesidad de costosas operaciones de separación sólido-líquido; se utiliza ampliamente en pequeñas minas de oro tanto a nivel nacional como internacional. Sin embargo, la cianuración por percolación tiene un tiempo de lixiviación prolongado, requiere una gran superficie de instalación para los equipos y da lugar a un lavado incompleto tras la lixiviación, lo que se traduce en una menor tasa de lixiviación del oro. Los materiales con alto contenido en lodo requieren una clasificación previa. Por lo tanto, la aplicación de la cianuración por percolación es algo limitada.

5.3.1 Depósito de lixiviación por percolación (piscina) La estructura del depósito de lixiviación por percolación se muestra en la figura 5-8. El depósito de lixiviación puede construirse con acero al carbono, madera, ladrillo, piedra u hormigón; su sección transversal puede ser circular, cuadrada o rectangular. Debe ser capaz de soportar presión, ser estanco y fácil de manejar. El fondo debe presentar una ligera inclinación hacia la salida (pendiente de aproximadamente 0,3%) y estar provisto de un falso fondo. El volumen del tanque de lixiviación depende de la capacidad de procesamiento y de la distribución granulométrica de la materia prima. Las pequeñas minas de oro suelen utilizar tanques de lixiviación con un diámetro de entre 5 y 12 metros y una altura de entre 1,5 y 2,5 metros, con una capacidad de procesamiento de entre 75 y 150 toneladas de mineral por tanque en cada ciclo. Las minas de oro de mi país suelen utilizar piscinas rectangulares de cemento con volúmenes más reducidos, que procesan entre 15 y 30 toneladas de mineral por depósito a la vez. Los grandes depósitos de lixiviación pueden tener un diámetro superior a 17 metros y una altura de 3 metros, y procesan más de 1 000 toneladas de mineral por depósito.

Figura 5-8: Depósito de lixiviación por percolación

1—Cuerpo del depósito; 2—Revestimiento de cemento; 3—Capa de arena mineral; 4—Fondo falso; 5—Tubo de salida

El falso fondo del depósito de percolación se encuentra a una distancia aproximada de entre 100 y 200 mm del fondo del depósito. Su construcción varía, adaptándose generalmente a las condiciones locales y utilizando materiales disponibles en la zona. El falso fondo suele estar formado por listones de madera cuadrados que forman una rejilla, sobre la que se coloca un material de soporte, como esteras de junco o de bambú. A continuación, se coloca encima lona, sacos de arpillera o una capa de arena mineral para sostener el material lixiviado y permitir que el lixiviado fluya sin obstáculos. En la pared del tanque de percolación hay un orificio de salida situado entre el fondo y el falso fondo, a través del cual el lixiviado sale del tanque. Algunos tanques de percolación cuentan con puertas móviles en las paredes laterales o en el fondo para descargar los residuos de lixiviación, pero la mayoría no dispone de ellas; en estos casos, los residuos de lixiviación se extraen directamente del tanque. 5.3.2 Operación de inmersión en el tanque de percolación

5.3.2.1 Carga

Una vez colocado el falso fondo del depósito de percolación, se puede cargar en él el material que se va a lixiviar. Existen dos métodos para cargar el depósito de percolación: en seco y en húmedo. En el caso de la carga en seco, el material se puede introducir en el depósito de forma manual o mecánica y, a continuación, nivelarlo. La carga en seco manual suele consistir en utilizar una carretilla para introducir el material en el tanque y, a continuación, nivelarlo. Su ventaja es que garantiza una capa de material suelta y porosa con un tamaño de partícula relativamente uniforme, pero requiere mucha mano de obra. La carga en seco mecánica suele utilizar una cinta transportadora para llevar el material hasta un distribuidor de disco situado en el centro del tanque. El disco presenta nervaduras radiales en su superficie, y la fuerza centrífuga generada por la rotación a alta velocidad del disco distribuye uniformemente el material en el tanque de percolación. La carga mecánica en seco da lugar a una segregación de partículas más acusada y es propensa a la formación de canales durante la lixiviación. La carga en seco permite que el aire llene los huecos de la capa de material, lo que puede mejorar la tasa de lixiviación del oro. La carga en seco es adecuada para materiales con un contenido de humedad inferior al 20%. El mineral molido en húmedo debe deshidratarse previamente antes de la carga en seco, lo que complica el proceso.

La lixiviación en húmedo se utiliza principalmente en minas de oro a gran escala que operan durante todo el año. En este método, el material que se va a lixiviar se diluye con agua para formar una suspensión, que luego se bombea o se introduce por gravedad en un tanque de lixiviación con fondo falso. El mineral se asienta de forma natural en el tanque, y el exceso de agua y parte de los lodos se descargan a través de un canal de rebose anular. Una vez que el tanque está lleno, se detiene la alimentación y se abre la salida de la solución de lixiviación para drenar toda el agua de la capa de mineral. Con la carga en húmedo, hay menos aire en la capa de mineral, lo que da lugar a un mayor contenido de humedad y a una velocidad de lixiviación del oro más lenta.

Cuando se utiliza la cal como álcali protector, se añade de manera uniforme al depósito junto con el material que se va a lixiviar. Cuando se utiliza la sosa cáustica como álcali protector, se disuelve en la solución de cianuro antes de añadirla al depósito.

5.3.2.2 Lixiviación por percolación en tanques de cianuro

Una vez colocado el material que se va a lixiviar en el depósito de percolación, se puede añadir el agente de lixiviación con cianuro para llevar a cabo la lixiviación por percolación con cianuro. El agente de lixiviación con cianuro puede atravesar la capa de material de dos formas: una consiste en que el agente de lixiviación con cianuro se filtre de arriba abajo a través de una capa fija de material por efecto de la gravedad; la otra consiste en colocar el agente de lixiviación con cianuro en un depósito situado a mayor altura, de modo que el agente se filtre de abajo hacia arriba a través de una capa fija de material bajo presión. Normalmente se utiliza el primer método. La desventaja de este método es que los lodos presentes en el material se filtran junto con el agente de lixiviación a través de la capa de arena y se acumulan en el medio filtrante del falso fondo, lo que reduce gradualmente la velocidad de filtración. El método a presión puede superar esta desventaja, pero

su consumo energético y sus costes de funcionamiento son más elevados. Durante la percolación en un tanque de percolación, es fundamental controlar la velocidad de percolación, supervisar el valor del pH y el contenido de oro del lixiviado, y evitar estrictamente la formación de canales y el “colapso”, a fin de garantizar que el agente de lixiviación con cianuro pueda percolarse de manera uniforme a través de toda la capa de material que se va a lixiviar.

En función del método de adición del agente de lixiviación con cianuro y de descarga del lixiviado, la percolación en un tanque de percolación puede dividirse en dos modos de funcionamiento: intermitente y continuo. En el funcionamiento intermitente, tanto la adición del agente de lixiviación como el vertido del lixiviado son intermitentes. Normalmente, primero se añade al tanque un agente de lixiviación más concentrado (por ejemplo, una solución de NaCN de 0,1-0,21 TP3T), con el nivel del líquido por encima de la capa de material. El tanque se deja en remojo durante 6-12 horas, se drena el lixiviado y se deja reposar el tanque durante 6-12 horas para que el aire llene los poros de la capa de material. A continuación, se añade al tanque un agente de lixiviación de concentración media (por ejemplo, una solución de NaCN de 0,05% a 0,08%), manteniendo el nivel del líquido por encima de la capa de material. El tanque se deja en remojo durante 6-12 horas, se drena el segundo lixiviado y se deja reposar el tanque durante 6-12 horas. A continuación, se añade un agente de lixiviación de menor concentración (por ejemplo, una solución de NaCN de 0,03%-0,06%) y se deja en remojo durante 6-12 horas. Se drena el tercer lixiviado y se añade agua limpia para el lavado. Tras drenar el líquido de lavado, se puede verter el residuo de lixiviación. En funcionamiento continuo, el agente de lixiviación con cianuro se añade de forma continua al tanque, y el lixiviado obtenido tras la percolación a través de la capa de material también se descarga continuamente del tanque. Durante el proceso de percolación, el nivel de líquido en el tanque se mantiene siempre ligeramente por encima de la capa de material. En el funcionamiento intermitente, los poros entre las capas de material se llenan de aire de forma intermitente, lo que aumenta la concentración de oxígeno disuelto en el agente de lixiviación. Por lo tanto, en las mismas condiciones, la tasa de lixiviación del oro en el funcionamiento intermitente suele ser superior a la del funcionamiento continuo.

Se pueden poner en funcionamiento varios tanques de percolación simultáneamente. La mezcla de los lixiviados procedentes de estos tanques garantiza un contenido de oro más estable en la solución de metales preciosos. También se pueden utilizar métodos de lixiviación en circuito cerrado o a contracorriente para aumentar la tasa de lixiviación del oro y reducir el consumo de cianuro, lo que da como resultado una solución de metales preciosos con un mayor contenido de oro. Una vez finalizada la lixiviación con cianuro, el residuo de lixiviación debe lavarse con agua limpia para desplazar la mayor cantidad posible de la solución de metales preciosos contenida entre las capas de material, logrando así una mayor tasa de lixiviación del oro.

5.3.2.3 Descarga de residuos de lixiviación

La descarga de los residuos de lixiviación con cianuro puede realizarse mediante métodos en seco o en húmedo. La descarga en seco puede realizarse manualmente o con una pala excavadora. Cuando hay una puerta de acceso central en el fondo del tanque de lixiviación, se puede perforar un agujero desde arriba con una barra de hierro, a través del cual se pueden descargar los residuos de cianuro en vagonetas y transportarlos fuera de la mina. Por lo general, se excava desde arriba manualmente o con una cuchara excavadora, y luego se transporta a la presa de residuos en vagonetas mineras. La descarga en húmedo consiste en verter los residuos de lixiviación en la zanja de residuos con agua a alta presión (150–300 kPa),

y, a continuación, diluirlo con agua antes de transportarlo por gravedad o bombearlo hasta la presa de residuos para su almacenamiento.

Factores clave que influyen en la lixiviación con cianuro: Durante la lixiviación con cianuro, la tasa de lixiviación del oro depende principalmente de factores como el tamaño de las partículas de oro, la finura de la molienda, la estructura del mineral, el contenido de impurezas perjudiciales para el cianuro, la concentración y la dosificación del agente de lixiviación con cianuro, la velocidad de lixiviación, el tiempo de lixiviación y el grado de lavado del residuo de lixiviación. Los valores óptimos para cada factor dependen de las propiedades del material que se va a lixiviar y, por lo general, se determinan experimentalmente. Los minerales auríferos sueltos y porosos con partículas de oro más gruesas son más adecuados para la lixiviación con cianuro. Si las partículas de oro se presentan principalmente en forma de partículas finas, en las condiciones de finura de molienda propias de la lixiviación, las partículas de oro se encuentran básicamente como inclusiones, con muy pocas partículas de oro expuestas, lo que da lugar a una tasa de lixiviación del oro muy baja. Por lo tanto, el tamaño de las partículas de oro y la sueltura y porosidad del mineral son factores decisivos a la hora de determinar si se puede utilizar la lixiviación. La tasa de lixiviación y la tasa de infiltración del oro están relacionadas con la finura de molienda. Una mayor finura de molienda da lugar a una mayor exposición de las partículas de oro, lo que aumenta la tasa de lixiviación, pero disminuye la tasa de infiltración. Tras la molienda, lo más recomendable es clasificar el mineral para eliminar el lodo fino, de modo que solo se someta a lixiviación la arena mineral, mientras que el lodo fino se envía a la cianuración agitada. Este enfoque aumenta la exposición de las partículas de oro al tiempo que mantiene una cierta tasa de infiltración.

Durante la infiltración, la concentración de cianuro en el agente de lixiviación con cianuro suele ser superior a la que se da durante la cianuración agitada, oscilando normalmente entre 0,1% y 0,2%. La lixiviación de flujo cruzado se lleva a cabo, por lo general, utilizando varios lotes de agente de lixiviación con cianuro con concentraciones que van disminuyendo gradualmente. La cantidad total de agente de lixiviación con cianuro que atraviesa la capa de material suele ser de entre 0,8 y 2 veces el peso del material. La cantidad de reactivo consumida depende de las propiedades del material que se lixivia; el consumo de cianuro de sodio suele ser de 0,25 a 0,75 kg y el de cal de 1 a 2 kg (o de sosa cáustica de 0,75 a 1,5 kg) por tonelada de mineral seco.

La velocidad de lixiviación en un tanque de percolación se expresa normalmente como la velocidad lineal de subida o bajada del nivel del líquido, que suele controlarse entre 50 y 70 mm/hora. Si la velocidad de lixiviación es inferior a 20 mm/hora, se considera que el material es difícil de lixiviar. La velocidad de lixiviación depende de factores como el tamaño de las partículas, su forma y la distribución granulométrica del material a lixiviar, la uniformidad de la carga, la altura del lecho de material, el contenido de lodos y las características del medio filtrante del fondo falso. Una velocidad de lixiviación excesivamente alta puede deberse a la segregación de partículas o a la formación de canales provocada por una carga desigual. Una velocidad de lixiviación excesivamente baja puede deberse a un alto contenido de lodos o a que los lodos y los precipitados de carbonato cálcico obstruyan el medio filtrante. Por lo tanto, el medio filtrante de fondo falso debe rociarse periódicamente con agua o lavarse con una solución diluida de ácido clorhídrico para eliminar los precipitados de carbonato cálcico.

Todas las impurezas perjudiciales para la lixiviación con cianuro pueden reducir la velocidad de lixiviación del oro en un tanque de cianuro de percolación. Cuando el contenido de sulfuro de hierro es elevado y la oxidación es intensa, la arena mineral puede lavarse con agua, álcali o ácido antes de la lixiviación para eliminar el ácido libre y las sales solubles. El lavado alcalino puede neutralizar los ácidos. El lavado con una solución diluida de ácido sulfúrico puede eliminar los óxidos y carbonatos de cobre. Añadir una cierta cantidad de sal de plomo al agente de lixiviación con cianuro puede reducir los efectos nocivos de los sulfuros, el arsénico, el antimonio y otros componentes.

El tiempo de lixiviación depende de factores como las propiedades del mineral, la velocidad de lixiviación, los métodos de carga y descarga, la concentración de cianuro y el consumo. En la producción, un ciclo de lixiviación en un tanque de percolación suele durar entre 4 y 8 días. Cuando la eficiencia de la clasificación del material es baja o el contenido de lodos en el mineral es elevado, un ciclo de lixiviación puede prolongarse hasta 10-14 días.

El grado de lavado del residuo de cianuro es uno de los principales factores que influyen en la velocidad de lixiviación del oro. Por lo general, tras la lixiviación con cianuro por percolación, se deben realizar entre 1 y 2 lavados. Se puede utilizar un método de lavado cíclico con una concentración que aumente progresivamente para realizar entre 1 y 3 lavados, pero, finalmente, son necesarios entre 1 y 2 lavados con agua limpia para eliminar por completo la solución de metales preciosos de la capa intermedia.

El funcionamiento con descansos intermitentes puede rellenar los huecos entre las capas de mineral con aire. Esto se puede conseguir inyectando aire en la capa de mineral, preaireando el agente de lixiviación con cianuro o añadiendo una cantidad adecuada de oxidante al agente de lixiviación con cianuro. Todos estos métodos aumentan la concentración de oxígeno disuelto en el agente de lixiviación con cianuro, lo que resulta beneficioso para mejorar la velocidad de lixiviación del oro y la tasa de extracción.

Al tratar arena de cuarzo aurífera en un tanque de percolación, la tasa de lixiviación del oro puede alcanzar entre el 85% y el 90%. Cuando el tamaño de las partículas tras la molienda es grueso y la clasificación es insuficiente, la tasa de lixiviación del oro puede descender hasta el 60%–70%. Cuando el material aurífero contiene altos niveles de impurezas perjudiciales para la lixiviación con cianuro, como cobre, arsénico, antimonio y carbono, la tasa de lixiviación del oro es bastante baja, y el tratamiento de la solución de metales preciosos resultante también resulta más complejo.

5.3.4 Ejemplo de lixiviación por percolación con cianuro: Una planta de tratamiento de oro de mi país procesa mineral de óxido de vetas de cuarzo auríferas. Los principales minerales metálicos son el oro nativo, la galena, la pirita, la limonita, la malaquita, etc., y los minerales de ganga son el cuarzo, la mica, la calcita, el caolín, etc. El mineral en bruto contiene entre 8 y 10 g/t de oro y 1% de plomo. Las partículas de oro son finas y el mineral presenta un alto contenido de lodo y sales solubles. La planta utiliza un proceso combinado de amalgamación, separación por gravedad y lixiviación por percolación con cianuro para recuperar el oro. El mineral se tritura hasta un tamaño de 60%-0,074 mm. Se instalan placas de amalgamación en el extremo de descarga del molino de bolas y en el rebosadero del clasificador para recuperar las partículas gruesas de oro. La tasa de recuperación de oro durante la amalgamación es de aproximadamente el 20%. Los residuos de la amalgamación se clasifican mediante un clasificador hidráulico y, a continuación, se introducen en mesas vibratorias para la separación por tamaño de partícula, con el fin de obtener un concentrado de plomo que contiene 50% de plomo y 11,6 g/t de oro. Los residuos de la mesa vibratoria se depositan en tanques de sedimentación de arena gruesa y fina, y el rebosado se desecha. La arena gruesa obtenida tras la sedimentación tiene un tamaño de partícula de 98%-0,42 mm; la arena fina tiene un tamaño de partícula de 98%-0,125 mm. Las arenas gruesas y finas se extraen por separado con una excavadora, se secan y, a continuación, se mezclan en una proporción de arena gruesa:arena fina de 3:1. La arena mezclada constituye el mineral en bruto para la lixiviación en el tanque de percolación con cianuro, con un contenido de 3,48 g/t de oro, un contenido de agua de 5%–6% y un tamaño de partícula de 40%-0,074 mm.

El tanque de percolación es rectangular, con unas dimensiones de 4 m × 3 m × 1,2 m. Cada tanque tiene una capacidad de 16 toneladas de mineral, con una pendiente en el fondo de 0,3%. El falso fondo se encuentra a 100 mm del fondo del tanque y está formado por una cortina de bambú cubierta con sacos de arpillera. No hay ninguna puerta de trabajo en la parte inferior del tanque. El mineral cianurado se cargaba manualmente en un tanque de lixiviación y, a continuación, se añadía una solución de lixiviación con una concentración de 0,5% y un pH de 9-10. Se utilizaba un proceso de lixiviación intermitente, con hidróxido de sodio como álcali protector.

A continuación, la solución de lixiviación de metales preciosos se transfirió a un tanque de sedimentación por desplazamiento con alambre de zinc para la precipitación del oro. El tanque de sedimentación estaba dividido en siete compartimentos, cada uno de 0,2 m × 0,2 m × 0,3 m, con un tiempo de desplazamiento de 7 minutos.

Los residuos de cianuro se extrajeron con una excavadora y se transportaron a una presa de residuos mediante un cabrestante de rampa. La solución diluida resultante tras el desplazamiento se reutilizó para la lixiviación durante un mes y medio y, posteriormente, se trató con polvo blanqueador antes de su vertido.

Cuando el mineral tratado con cianuro contenía 3,48 g/t de oro, los residuos de cianuro contenían 0,64 g/t de oro, lo que dio lugar a una tasa de lixiviación del oro del 81,31 TP3T. El consumo de cianuro sódico fue de 2 kg/t, y el de hidróxido sódico, de 0,5 kg/t. La tasa global de recuperación de oro de la planta fue de 74,41 TP3T, de los cuales aproximadamente 201 TP3T se recuperaron mediante amalgamación, aproximadamente 151 TP3T mediante separación por gravedad y aproximadamente 401 TP3T mediante cianuración.