Imersão em banho de cianeto por percolação

A cianetação por percolação é um método relativamente simples e econômico de extração de ouro com cianeto, adequado para extrair ouro de minérios, matérias-primas minerais auríferas soltas e porosas, areia calcinada e escória. É comumente utilizado para processar materiais auríferos com tamanho de partícula de -10 ± 0,074 mm. Suas vantagens incluem baixo consumo de reagentes de cianetação, baixo consumo de energia e a capacidade de obter diretamente uma solução de lixiviação límpida, sem a necessidade de operações dispendiosas de separação sólido-líquido; é amplamente utilizada em pequenas minas de ouro, tanto no mercado interno quanto internacional. No entanto, a cianetação por percolação apresenta um longo tempo de lixiviação, requer grande espaço para instalação dos equipamentos e resulta em lavagem incompleta após a lixiviação, levando a uma menor taxa de lixiviação do ouro. Materiais com alto teor de lama exigem pré-classificação. Portanto, a aplicação da cianetação por percolação é um tanto limitada.

5.3.1 Tanque de lixiviação por percolação (bacia) A estrutura do tanque de lixiviação por percolação é mostrada na Figura 5-8. O tanque de lixiviação pode ser construído com aço carbono, madeira, tijolo, pedra ou concreto; sua seção transversal pode ser circular, quadrada ou retangular. Ele deve ser capaz de suportar pressão, ser à prova de vazamentos e de fácil operação. O fundo deve apresentar uma ligeira inclinação em direção à saída (inclinação de aproximadamente 0,3%) e estar equipado com um fundo falso. O volume do tanque de lixiviação depende da capacidade de processamento e da distribuição granulométrica da matéria-prima. Pequenas minas de ouro costumam utilizar tanques de lixiviação com diâmetro de 5 a 12 metros e altura de 1,5 a 2,5 metros, processando de 75 a 150 toneladas de minério por tanque de cada vez. As minas de ouro no meu país geralmente utilizam tanques retangulares de cimento com volumes menores, processando de 15 a 30 toneladas de minério por tanque de cada vez. Grandes tanques de lixiviação podem ter um diâmetro superior a 17 metros e uma altura de 3 metros, processando mais de 1.000 toneladas de minério por tanque.

Figura 5-8: Tanque de lixiviação por percolação

1 — Corpo do tanque; 2 — Revestimento de cimento; 3 — Camada de areia mineral; 4 — Fundo falso; 5 — Tubo de saída

O fundo falso do tanque de percolação fica a aproximadamente 100-200 mm do fundo do tanque. Sua construção varia, geralmente adaptando-se às condições locais e utilizando materiais disponíveis na região. O fundo falso é geralmente construído com tiras de madeira quadradas que formam uma grade, sobre a qual é colocado um material de suporte, como esteiras de junco ou de bambu. Em seguida, lona, sacos de estopa ou uma camada de areia mineral é colocada por cima para sustentar o material lixiviado e permitir que o lixiviado passe sem obstruções. Há um orifício de saída entre o fundo e o fundo falso na parede do tanque de percolação, por onde o lixiviado flui para fora do tanque. Alguns tanques de percolação possuem portas móveis nas paredes laterais ou no fundo para a descarga do resíduo de lixiviação, mas a maioria não possui portas móveis; o resíduo de lixiviação é diretamente extraído do tanque. 5.3.2 Operação de imersão no tanque de percolação

5.3.2.1 Carregamento

Após a instalação do fundo falso do tanque de percolação, o material a ser lixiviado pode ser carregado no tanque. Existem dois métodos para o carregamento do tanque de percolação: a seco e a úmido. No carregamento a seco, o material pode ser introduzido no tanque manualmente ou mecanicamente e, em seguida, nivelado. O carregamento a seco manual normalmente envolve o uso de um carrinho de mão para alimentar o material no tanque e, em seguida, nivelá-lo. Sua vantagem é que garante uma camada de material solta e porosa, com tamanho de partícula relativamente uniforme, mas é um processo que exige muita mão de obra. O carregamento a seco mecânico costuma utilizar uma esteira transportadora para levar o material até um espalhador de disco localizado no centro do tanque. O disco possui nervuras radiais em sua superfície, e a força centrífuga gerada pela rotação em alta velocidade do disco distribui uniformemente o material no tanque de percolação. O carregamento a seco mecânico resulta em uma segregação mais acentuada das partículas e é propenso à formação de canais durante a lixiviação. O carregamento a seco permite que o ar preencha as lacunas na camada de material, o que pode melhorar a taxa de lixiviação do ouro. O carregamento a seco é adequado para materiais com teor de umidade inferior a 20%. O minério moído a úmido deve ser pré-desidratado antes do carregamento a seco, tornando o processo mais complexo.

A lixiviação úmida é utilizada principalmente em minas de ouro de grande porte que operam o ano todo. Nesse método, o material a ser lixiviado é diluído com água para formar uma pasta, que é então bombeada ou alimentada por gravidade para um tanque de lixiviação com fundo falso. O minério se deposita naturalmente no tanque, e o excesso de água e parte do lodo são descarregados por meio de um canal de transbordamento circular. Quando o tanque estiver cheio, a alimentação é interrompida e a saída da solução de lixiviação é aberta para drenar toda a água da camada de minério. Com a alimentação úmida, há menos ar na camada de minério, resultando em um maior teor de umidade e uma taxa de lixiviação de ouro mais lenta.

Ao utilizar cal como álcali protetor, ela é adicionada uniformemente ao tanque juntamente com o material a ser lixiviado. Ao utilizar soda cáustica como álcali protetor, ela é dissolvida na solução de cianeto antes de ser adicionada ao tanque.

5.3.2.2 Lixiviação por percolação em tanque de cianeto

Depois que o material a ser submetido à lixiviação é colocado no tanque de percolação, o agente de lixiviação à base de cianeto pode ser adicionado para a lixiviação por percolação com cianeto. Existem duas maneiras pelas quais o agente de lixiviação com cianeto atravessa a camada de material: uma é que o agente de lixiviação com cianeto percola de cima para baixo através de uma camada fixa de material, sob a ação da gravidade; a outra é que o agente de lixiviação com cianeto seja colocado em um tanque elevado, e o agente de lixiviação percorra de baixo para cima através de uma camada fixa de material sob pressão. O primeiro método é geralmente utilizado. A desvantagem desse método é que o lodo presente no material se infiltra junto com o agente de lixiviação através da camada de areia e se acumula no meio filtrante do fundo falso, reduzindo gradualmente a taxa de infiltração. O método sob pressão pode superar essa desvantagem, mas

seu consumo de energia e seus custos operacionais são mais elevados. Durante a percolação em um tanque de percolação, é fundamental controlar a taxa de percolação, monitorar o valor do pH e o teor de ouro do lixiviado, além de evitar rigorosamente a formação de canais e o “colapso”, a fim de garantir que o agente de lixiviação à base de cianeto possa se infiltrar uniformemente por toda a camada de material a ser lixiviado.

Com base no método de adição do agente de lixiviação à base de cianeto e na descarga do lixiviado, a percolação em um tanque de percolação pode ser dividida em dois métodos de operação: intermitente e contínuo. Na operação intermitente, tanto a adição do agente de lixiviação quanto a descarga do lixiviado são intermitentes. Normalmente, um agente de lixiviação mais concentrado (por exemplo, solução de NaCN a 0,1-0,2%) é adicionado primeiro ao tanque, com o nível do líquido acima da camada de material. O tanque é deixado em imersão por 6 a 12 horas, o lixiviado é drenado e o tanque é deixado em repouso por 6 a 12 horas para permitir que o ar preencha os poros da camada de material. Em seguida, um agente de lixiviação de concentração média (por exemplo, solução de NaCN a 0,05%–0,08%) é adicionado ao tanque, com o nível do líquido acima da camada de material. O tanque é deixado em imersão por 6 a 12 horas, o segundo lixiviado é drenado e o tanque é deixado em repouso por 6 a 12 horas. Em seguida, adiciona-se um agente de lixiviação de concentração mais baixa (por exemplo, solução de NaCN 0,03%-0,06%) e deixa-se em imersão por 6 a 12 horas. O terceiro lixiviado é drenado e água limpa é adicionada para lavagem. Após a drenagem do líquido de lavagem, o resíduo de lixiviação pode ser descarregado. Na operação contínua, o agente de lixiviação à base de cianeto é adicionado continuamente ao tanque, e o lixiviado obtido após a percolação através da camada de material também é descarregado continuamente do tanque. Durante o processo de percolação, o nível do líquido no tanque permanece sempre ligeiramente acima da camada de material. Na operação intermitente, os poros entre as camadas de material são preenchidos intermitentemente com ar, aumentando a concentração de oxigênio dissolvido no agente de lixiviação. Portanto, nas mesmas condições, a taxa de lixiviação do ouro na operação intermitente é geralmente maior do que na operação contínua.

Vários tanques de percolação podem ser operados simultaneamente. A mistura dos lixiviados desses tanques garante um teor de ouro mais estável na solução de metais preciosos. Os métodos de lixiviação em circulação ou em contracorrente também podem ser utilizados para aumentar a taxa de lixiviação do ouro e reduzir o consumo de cianeto, resultando em uma solução de metais preciosos com maior teor de ouro. Após o término da lixiviação com cianeto, o resíduo de lixiviação deve ser lavado com água limpa para deslocar o máximo possível da solução de metais preciosos contida entre as camadas de material, alcançando uma taxa de lixiviação de ouro mais elevada.

5.3.2.3 Descarregamento do resíduo de lixiviação

A descarga dos resíduos da lixiviação com cianeto pode ser realizada por meio de métodos a seco ou a úmido. A descarga a seco pode ser feita manualmente ou com uma caçamba escavadora. Quando há uma porta de acesso central na parte inferior do tanque de lixiviação, é possível perfurar um orifício a partir de cima usando uma barra de ferro, através do qual os rejeitos de cianeto podem ser descarregados em vagões de mina e transportados para fora. Geralmente, o material é escavado a partir do topo manualmente ou com uma caçamba escavadora e, em seguida, transportado para a barragem de rejeitos por vagões de mina. A descarga úmida envolve a lavagem dos resíduos de lixiviação para a vala de rejeitos com água sob alta pressão (150–300 kPa),

e, em seguida, diluí-lo com água antes de encaminhá-lo por gravidade ou bombeá-lo até a barragem de rejeitos para armazenamento.

Fatores-chave que afetam a lixiviação com cianeto: Durante a lixiviação com cianeto, a taxa de lixiviação do ouro depende principalmente de fatores como o tamanho das partículas de ouro, a finura da moagem, a estrutura do minério, o teor de impurezas prejudiciais ao cianeto, a concentração e a dosagem do agente de lixiviação com cianeto, a taxa de lixiviação, o tempo de lixiviação e o grau de lavagem do resíduo de lixiviação. Os valores ideais para cada fator dependem das propriedades do material a ser lixiviado e são geralmente determinados experimentalmente. Minérios auríferos soltos e porosos, com partículas de ouro mais grossas, são mais adequados para a lixiviação com cianeto. Se as partículas de ouro estiverem principalmente na forma de partículas finas, nas condições de finura de moagem da lixiviação, as partículas de ouro estarão basicamente presentes como inclusões, com muito poucas partículas de ouro expostas, resultando em uma taxa de lixiviação de ouro muito baixa. Portanto, o tamanho das partículas de ouro e a solteirice e porosidade do minério são fatores decisivos para determinar se a lixiviação pode ser utilizada. A taxa de lixiviação e a taxa de infiltração do ouro estão relacionadas à finura da moagem. Uma finura de moagem mais elevada resulta em maior exposição das partículas de ouro, aumentando a taxa de lixiviação, mas diminuindo a taxa de infiltração. Após a moagem, é recomendável classificar o minério para remover a lama fina, permitindo que apenas a areia do minério seja submetida à lixiviação, enquanto a lama fina é encaminhada para a cianetação agitada. Essa abordagem aumenta a exposição das partículas de ouro, mantendo ao mesmo tempo uma determinada taxa de infiltração.

Durante a infiltração, a concentração de cianeto no agente de lixiviação com cianeto é geralmente mais elevada do que durante a cianetação agitada, variando tipicamente entre 0,1% e 0,2%. A lixiviação em fluxo cruzado é geralmente realizada utilizando vários lotes de agente de lixiviação com cianeto, com concentrações que diminuem gradualmente. A quantidade total de agente de lixiviação de cianeto que passa pela camada de material é geralmente de 0,8 a 2 vezes o peso do material. A quantidade de reagente consumida depende das propriedades do material que está sendo lixiviado; o consumo de cianeto de sódio é tipicamente de 0,25 a 0,75 kg e de cal de 1 a 2 kg (ou soda cáustica de 0,75 a 1,5 kg) por tonelada de minério seco.

A taxa de lixiviação em um tanque de percolação é normalmente expressa como a velocidade linear de subida ou descida do nível do líquido, geralmente controlada entre 50 e 70 mm/hora. Se a taxa de lixiviação for inferior a 20 mm/hora, o material é considerado de difícil lixiviação. A taxa de lixiviação depende de fatores como o tamanho das partículas, a forma e a distribuição granulométrica do material a ser lixiviado, a uniformidade da carga, a altura do leito de material, o teor de lodo e as características do meio filtrante do fundo falso. Uma taxa de lixiviação excessivamente alta pode ser causada pela segregação de partículas ou pela formação de canais, decorrentes de uma carga irregular. Uma taxa de lixiviação excessivamente baixa pode ser causada pelo alto teor de lodo ou por precipitados de lodo e carbonato de cálcio que obstruem o meio filtrante. Portanto, o meio filtrante de fundo falso deve ser periodicamente borrifado com água ou lavado com uma solução diluída de ácido clorídrico para remover os precipitados de carbonato de cálcio.

Todas as impurezas prejudiciais à lixiviação com cianeto podem reduzir a taxa de lixiviação do ouro em um tanque de lixiviação por percolação com cianeto. Quando o teor de sulfeto de ferro é elevado e a oxidação é intensa, a areia mineral pode ser lavada com água, álcali ou ácido antes da lixiviação, a fim de remover o ácido livre e os sais solúveis. A lavagem alcalina pode neutralizar os ácidos. A lavagem com solução diluída de ácido sulfúrico pode remover óxidos e carbonatos de cobre. A adição de uma certa quantidade de sal de chumbo ao agente de lixiviação com cianeto pode reduzir os efeitos nocivos de sulfetos, arsênico, antimônio e outros componentes.

O tempo de lixiviação depende de fatores como as propriedades do minério, a taxa de lixiviação, os métodos de carregamento e descarregamento, a concentração de cianeto e o consumo. Na produção, um ciclo de lixiviação em um tanque de percolação dura geralmente de 4 a 8 dias. Quando a eficiência da classificação do material é baixa ou o teor de lodo no minério é alto, um ciclo de lixiviação pode durar de 10 a 14 dias.

O grau de lavagem do resíduo de cianeto é um dos principais fatores que afetam a taxa de lixiviação do ouro. Geralmente, após a lixiviação por percolação com cianeto, devem ser realizadas de 1 a 2 lavagens. Um método de lavagem cíclico com concentração progressivamente crescente pode ser utilizado para 1 a 3 lavagens, mas, por fim, são necessárias 1 a 2 lavagens com água limpa para remover completamente a solução preciosa da camada intermediária.

A operação com intervalos de descanso pode preencher as lacunas entre as camadas de minério com ar. Isso pode ser alcançado soprando ar na camada de minério, pré-arejando o agente de lixiviação com cianeto ou adicionando uma quantidade adequada de oxidante ao agente de lixiviação com cianeto. Todos esses métodos aumentam a concentração de oxigênio dissolvido no agente de lixiviação com cianeto, o que é benéfico para melhorar a taxa de lixiviação e a taxa de extração do ouro.

Ao tratar areia de quartzo aurífera em um tanque de percolação, a taxa de lixiviação do ouro pode atingir 85%–90%. Quando o tamanho das partículas após a moagem é grosso e a classificação é insuficiente, a taxa de lixiviação do ouro pode cair para 60%–70%. Quando o material aurífero contém altos níveis de impurezas prejudiciais à lixiviação com cianeto, como cobre, arsênico, antimônio e carbono, a taxa de lixiviação do ouro é bastante baixa, e o tratamento da solução de metais preciosos resultante também se torna mais complexo.

5.3.4 Exemplo de lixiviação por percolação com cianeto Uma planta de beneficiamento de ouro em meu país processa minério de óxido de veios de quartzo auríferos. Os principais minerais metálicos são ouro nativo, galena, pirita, limonita, malaquita, etc., e os minerais de ganga são quartzo, mica, calcita, caulim, etc. O minério bruto contém 8-10 g/t de ouro e 1% de chumbo. As partículas de ouro são finas, e o minério apresenta alto teor de lama e sais solúveis. A planta utiliza um processo combinado de amalgamagem, separação por gravidade e lixiviação por percolação com cianeto para recuperar o ouro. O minério é moído até 60%-0,074 mm. Placas de amalgamagem são instaladas na extremidade de descarga do moinho de bolas e no transbordamento do classificador para recuperar partículas grossas de ouro. A taxa de recuperação de ouro durante a amalgamagem é de cerca de 20%. Os rejeitos da amalgamação são classificados por um classificador hidráulico e, em seguida, alimentados em mesas vibratórias para separação por granulometria, a fim de obter um concentrado de chumbo contendo 50% de chumbo e 11,6 g/t de ouro. Os rejeitos da mesa vibratória são sedimentados em tanques de sedimentação de areia grossa e fina, sendo o transbordamento descartado. A areia grossa obtida após a sedimentação apresenta granulometria de 98%-0,42 mm; a areia fina, de 98%-0,125 mm. As areias grossas e finas são extraídas separadamente por meio de uma escavadeira, secas e, em seguida, misturadas na proporção de 3:1 entre areia grossa e areia fina. A areia misturada é o minério bruto para lixiviação no tanque de percolação com cianeto, contendo 3,48 g/t de ouro, com teor de água de 5%–6% e tamanho de partícula de 40%-0,074 mm.

O tanque de percolação é retangular, com dimensões de 4 m × 3 m × 1,2 m. Cada tanque tem capacidade para 16 toneladas de minério, com uma inclinação do fundo de 0,3%. O fundo falso fica a 100 mm do fundo do tanque e consiste em uma cortina de bambu coberta com sacos de estopa. Não há porta de acesso na parte inferior do tanque. O minério cianetado foi carregado manualmente em um tanque de lixiviação e, em seguida, foi adicionada uma solução de lixiviação com concentração de 0,5% e pH entre 9 e 10. Foi utilizado o processo de lixiviação intermitente, com hidróxido de sódio como álcali protetor.

A solução de lixiviação do metal precioso foi então transferida para um tanque de decantação por deslocamento com fio de zinco, para a precipitação do ouro. O tanque de decantação estava dividido em sete compartimentos, cada um medindo 0,2 m × 0,2 m × 0,3 m, com um tempo de deslocamento de 7 minutos.

Os rejeitos de cianeto foram escavados por uma escavadeira e transportados para uma barragem de rejeitos por meio de um guincho de rampa. A solução diluída, após o deslocamento, foi reutilizada para lixiviação por um mês e meio e, em seguida, tratada com pó branqueador antes de ser descarregada.

Quando o minério tratado com cianeto continha 3,48 g/t de ouro, os rejeitos de cianeto continham 0,64 g/t de ouro, resultando em uma taxa de lixiviação de ouro de 81,3%. O consumo de cianeto de sódio foi de 2 kg/t, e o consumo de hidróxido de sódio foi de 0,5 kg/t. A taxa geral de recuperação de ouro da planta foi de 74,4%, dos quais aproximadamente 20% foram recuperados por amalgamagem, aproximadamente 15% por separação por gravidade e aproximadamente 40% por cianetação.