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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÙ
FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES
TESIS
“RECUPERACIÓN DE COBRE Y CIANURO DE UNA SOLUCIÓN AGOTADA DE LIXIVIACIÓN EN LA
PLANTA DE PROCESAMIENTO DE ORO LAYTARUMA”
PRESENTADA POR:
Bach. INDERIQUE SAMANIEGO ARTURO Bach. RIVERA MAYTA SAUL
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES
HUANCAYO - PERU 2021
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M Sc. GILBONIO ZARATE HECTOR LUIS
ASESOR
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DEDICATORIA
La tesis dedico con todo mi amor y cariño a Dios y a mi madre por haberme forjado como la persona que soy en la actualidad; muchos de mis logros se la debo a ella entre los que se incluye este. Me formaron con reglas y con algunas libertades, pero al final de cuenta me motivaron constantemente para alcanzar mis anhelos.
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AGRADECIMIENTO
A MI FAMILIA
A mis hermanas porque siempre han estado alentándome, el haber crecido juntos compartiendo muchas anécdotas es muy apreciable y reconfontable, se que siempre voy a contar con ellos. También dedido a mis hermanos esperando mi ejemplo sirva para motivarlos y se den cuenta que el estudio hace crecer a una persona. También dedico a mi novia por la confianza día a día demostrado por todo lo compartido sin duda alguna significa mucho en mi vida.
Sobre todo a mi madre el pilar de mi vida, con su gran esfuerzo me ayudó a seguir adelante. Le dedico este trabajo porque sin ella no hubiera podido lograrlo, este es una culminación de algo iniciado de un par de años como una inquietud y poco a poco se fue logrando. Ciertamente no fue fácil el camino, pero sin ella no hubiera podido llegar tan lejos, espero pueda sentirse muy orgullosa de mí como yo me siento de tenerla, esto también es parte de ella, no tengo como pagarle en vida, le doy gracias por haberme dado el regalo mas grande de ser su hijo, ella es mi adoración y lo mas grande que tengo.
A MIS ASESORES
Le doy gracias al M Sc. Gilvonio Zárate Héctor Luis por el apoyo, las facilidades y el tiempo brindado, al M Sc. Ortiz Jahn César Paúl por brindarme el material y la información requerida, y por tomarse el tiempo necesario para asesorarme y poder realizar este trabajo.
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RESUMEN
A medida que los depósitos de oro fácilmente extraídos se vuelven cada vez más raros, los productores de oro están recurriendo al procesamiento de minerales con mineralización polimetálica y de cobre. Estos metales básicos pueden crear desafíos metalúrgicos y de manejo/eliminación de desechos, lo que puede hacer que el proyecto sea antieconómico. Los metales básicos como el cobre compiten por el reactivo de cianuro utilizado para extraer oro, lo que exige la necesidad de aumentar los volúmenes de cianuro y, en consecuencia, los costos de consumo de cianuro. El cobre también se estabilizará en el agua de los relaves como cianuro disociable con ácido débil, una forma que es difícil y costosa de destruir.
La tecnología de proceso SART (sulfuración, acidificación, reciclaje, espesamiento) se puede aplicar para eliminar las interferencias de metales básicos en proyectos de oro. SART rompe el complejo cobre-cianuro y precipita el cobre como un concentrado de sulfuro de cobre vendible. Con el cobre eliminado, el cianuro se puede regenerar como cianuro libre para reciclarlo en el proceso de recuperación de oro. Esto mejora la eficiencia de utilización de cianuro y mitiga la presencia de cobre en los relaves.
Además, la recuperación de cobre genera una fuente de ingresos incremental para mejorar aún más la economía del proyecto.
Minera Laytaruma S. A. desarrolló un programa de pruebas SART y AVR para recuperar cianuro y maximizar la eficiencia operativa en una planta de procesamiento de oro Laytaruma con alto consumo de cianuro en el circuito
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de lixiviación. Los resultados de las pruebas en el sitio demostraron que hasta el 99.98% del cobre se puede eliminar y precipitar como sulfuro de cobre y el 60–90% del cianuro se puede recuperar del AVR y reciclar para lixiviación, reduciendo el uso total de cianuro. Este documento proporciona una visión general de la metodología de prueba y los resultados, junto con una discusión sobre el potencial de SART para mejorar las operaciones de producción de oro para ofrecer beneficios tanto ambientales como económicos.
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INTRODUCCIÓN
La capacidad de recuperar cianuro de los relaves de las plantas de oro se conoce desde que se practica el proceso de cianuración, pero en el pasado ha habido pocos incentivos para procesar los relaves de esta manera. Con el desarrollo de tecnologías que permiten recuperar y reciclar cianuro libre o complejado directamente de los relaves de lechada de plantas de oro, lo que indica, al menos en papel, ahorros de costos significativos en comparación con la destrucción del cianuro, junto con la introducción de legislación para limitar seriamente la descarga de cianuro al medio ambiente en la mayoría de las regiones productoras de oro del mundo, muchas empresas están evaluando la alternativa de recuperación de cianuro.
Podría decirse que existe una razón aún más convincente para que las empresas mineras consideren el reciclaje de cianuro. Con la creciente tormenta de opinión pública negativa que está atrayendo el uso de cianuro en la industria minera, luego de varios derrames altamente publicitados en los últimos años, ha llegado el momento de que la industria del oro demuestre diligencia ambiental y administración en el uso de este producto que es tan vital para su industria. No hay duda de que la implementación generalizada del reciclaje de cianuro reducirá el impacto del proceso de cianuración en el medio ambiente, tanto al reducir el riesgo de derrames (con menos cianuro transportado desde las plantas de fabricación a las minas de oro) como al reducir la carga de metales e iones tóxicos y no tóxicos en los relaves.
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Se han desarrollado diferentes opciones para el tratamiento de minerales de cobre y oro. Aproximadamente el 20% de todos los depósitos de oro tienen una mineralización de cobre significativa asociada con calcopirita, tetraedrita, tennantita, bornita y calcocita. La mayoría de los minerales de cobre, incluidos los óxidos de cobre, los carbonatos, los sulfuros (con la excepción de la calcopirita) y el cobre nativo, son altamente solubles en soluciones de cianuro. Como se mencionó anteriormente, los minerales que contienen cobre son problemáticos porque durante el proceso de cianuración del oro, el cobre también forma complejos de cianuro, consumiendo así el cianuro.
Considerando lo anteriormente indicado, nos planteamos como objetivo de esta investigación, recuperar el cobre y el cianuro remanente de la solución contenida en la pulpa de los residuos finales del proceso CIP en la planta de procesamiento de minerales auríferos de Laytaruma. y como hipótesis:
El cobre y el cianuro contenido en las soluciones de las pulpas de los residuos finales del proceso CIP de la planta de procesamiento de minerales auríferos de Laytaruma, pueden ser recuperadas eficientemente, empleando el método SART (sulfurización – acidificación – reciclado – espesamiento).
“La estructuración de la tesis que hemos considerado incluyen un primer capítulo donde se indican las generalidades, el segundo la formulación de la investigación, el tercero considera el marco teórico y en el cuarto la parte
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fundamental que incluye la investigación experimental, al final se exponen las conclusiones y recomendaciones.”
“En este sentido es nuestra intención cumplir con las expectativas técnica científica y ponemos a disposición de nuestros jurados el presente estudio que nos permita obtener el título de Ingeniero Metalurgista y de Materiales.”
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INDICE
ASESOR ...II DEDICATORIA ...III AGRADECIMIENTO ... IV RESUMEN ... V INTRODUCCIÓN ... VII
ÍNDICE DE FIGURAS ... xii
ÍNDICE DE TABLAS ... xiii
CAPITULO I ...1
GENERALIDADES ...1
1.1 Minera Laytaruma S.A. ...1
1.2 Reseña Histórica ...16
1.3 Geología de la Zona ...17
1.4 Geormofologia-Estatigrafia ...17
1.5 Hidrología ...18
1.6 Descripción de la Planta de Lixiviación ...19
CAPITULO II ...20
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ...20
2.1 El problema ...20
a) Planteamiento del problema ...20
2.2 Formulación del Problema ...22
2.3 Objetivos...22
OBJETIVO GENERAL ...22
OBJETIVOS ESPECÍFICOS...22
2.4 Justificación ...23
2.5 Planteamiento de la Hipótesis ...24
2.6 Variables:...24
CAPITULO III ...26
MARCO TEÓRICO ...26
3.1 Fundamentación teórica ...26
3.2 Tecnologías de segregación de minerales. ...28
3.3 Tecnologías de lixiviación selectiva. ...29
3.4 Tecnologías de destrucción de cianuro de cobre...30
3.5 Tecnologías de recuperación de cianuro de cobre. ...30
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3.6 Química del cianuro de cobre ...31
3.7 Recuperación de cianuro de cobre de pulpas ...34
3.8 Separación sólido / líquido ...35
3.9 Recuperación de cianuro de cobre por adsorción...35
3.10 Carbón activado ...36
3.11 Pre CIL/CIP (Proceso Sceresini): ...36
3.12 Post CIL/CIP: ...38
3.13 Resinas de intercambio iónico ...39
3.14 Proceso de aumento: ...40
3.15 Proceso de Vitrokele: ...42
3.16 Proceso de Elutech: ...45
3.17 Proceso basado en elución de cloruro: ...46
3.18 Recuperación de cobre y cianuro ...48
3.19 Extracción por solventes ...48
3.20 Membranas ...52
3.21 Procesos de acidificación ...53
3.22 Precipitación de cobre ...53
3.23 Análisis del Proceso Propuesto ...60
CAPITULO IV ...69
METODOLOGIA EXPERIMENTAL DE LA INVESTIGACIÓN ...69
4.1 Métodos de Investigación ...70
4.2 Procedimiento Experimental ...72
4.3 Presentación y Discusión de Resultados ...75
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Ubicación Geográfica………...…16
Figura 1.2 Reserva de mineral Aurifero………17
Figura 3.1 Diagrama Eh-pH Cu-CN-H2O a 25°C………....33
Figura 3.2 Influencia del pH en la distribución de cianuro………..…..34
Figura 3.3 Influencia del cianuro libre……….….35
Figura 3.4 Disposición de la prueba SART……….70
Figura 4.1 Evolución pH/H+ AVR………..83
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ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3.1 Solubilidad de minerales de cobre………...27 Tabla 4.1 Resumen de resultados SART………...79 Tabla 4.2 Resumen de resultados de AVR………...82
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CAPITULO I GENERALIDADES
1.1 Minera Laytaruma S.A.
Minera Laytaruma S.A. en su calidad de pequeño productor minero desarrolla sus actividades de tratamiento de minerales auríferos en su Planta de Beneficio Laytaruma, en la actualidad recibe mineral y relave de diversas operaciones mineras cercanas y de otras zonas del país que se transportan en camiones de 5 TM hasta 18 TM de capacidad, el mineral y relave se procesa en la planta de beneficio por cianuración de minerales auríferos, con recuperación del oro por el proceso de carbón en pulpa, desorción electrolítica, electrodeposición y fundición, obteniéndose el oro doré.
La Planta de Lixiviación de Laytaruma está ubicada en la Quebrada de Acaville, Distrito de Jaqui, Provincia de Caravelí, Departamento de Arequipa, a una altitud
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de 1100 msnm. Tiene como coordenadas geográficas: 74°10’ Longitud Oeste y 15°25’ Latitud Sur.
Figura 1.1: Ubicación geográfica
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Figura 1.2: reserva de mineral aurifero
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Se accede al área del proyecto desde la ciudad de Lima, a través de la Panamericana Sur hasta el kilómetro 572 al Valle de Yauca, desde el cual se accede a través de una vía afirmada de 44 km, de Yauca a Jaqui existen 23 km y de Jaqui a Laytaruma son 21 km de recorrido hasta la zona del proyecto, de acuerdo a lo mostrado en la siguiente tabla:
1.2 Reseña Histórica
Minera Laytaruma es una empresa que empieza como una herencia familiar en 1990 a partir de la venta de agua de pozo en la zona de Jaqui, en el árido valle del río Yauca en Arequipa. Los hermanos Luis Alberto (32.95%), Alfonso Valmore (27.76%) José (26.19%) y Jesús Ignacio García García (13.1%), tuvieron la sagacidad de pasar del trueque de agua por oro al procesamiento de mineral en planta de cianuración. Ellos tiene una planta en Jaqui (a unos 50km de la localidad de Yauca, camino a Ayacucho), tienen minas propias (Dos Lukas en la provincia de Huaytará-Huancavelica y Buenos Aires II 2010 en la provincia de Camaná- Arequipa, que suman 300 Ha que tienen vigentes hasta el 18 de marzo del 2013) y varias oficinas comerciales para acopiar material, que por casualidad se encuentran localizadas donde pulula la minería informal: Canta (Lima), Nasca (Ica, donde se especula que han puesto una planta de procesamiento de cobre), Caylloma, Pedregal y Chala (Arequipa), Junín, Pasco, Apurímac (recuerden la
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reciente huelga contra la minería informal), Casma (Ancash), Juliaca (Puno, se compra los relaves de Ananea y La Rinconada) y Las Lomas (Suyo-Piura).
Corporación Minera Centauro tiene una denuncia contra Minera Laytaruma porque acopia material explotado por informales en sus concesiones mineras Heddy VI y Domitila I, en los distritos de Ayahuay y Pachaconas, Provincia de Antabamba-Apurímac
1.3 Geología de la Zona
Paisaje fisiográfico, terrazas del tipo fluvial especialmente en el sector del valle Yauca y en base a relieves semiaccidentados en el área de la quebrada de Acaville, propio de los primeros contrafuertes de la Cordillera Occidental, es decir formaciones líticas, asociados mayormente a suelos tipo litosoles, de origen ígneo.
1.4 Geormofologia-Estatigrafia
Relieve topográfico plano a ligeramente ondulado, variando a abruptos en los cerros aislados o en la cordillera antigua de la costa; la zona presenta valle en forma de V, laderas de mucha pendiente, generalmente poco estables, en las zonas cercanas al cauce de la quebrada presenta terrazas planas o ligeramente inclinadas tipo fluvial.
El perfil estatigráfico de los suelos está formado por un estrato de arcilla limosa de 1,2 a 1,6 m de espesor, sobrecayendo a un profundo estrato de grava pobremente graduada (fluvio aluvial).
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El escenario edáfico está representado por suelos de textura variable entre ligeros a finos con cementaciones salinas cálcicas o gypsicos, fluviosales en las zonas irrigadas, los litosoles y las formaciones líticas se presentan en áreas empinadas donde aparece el material rocoso, completan el cuadro edáfico suelos de naturaleza volcánica o andosoles.
La geología consiste principalmente de rocas de origen volcánico y sedimentario intrusionado por el Batolito de la Costa, al cual están ligados varios yacimientos explotados en la zona.
1.5 Hidrología
La quebrada Acaville en la que se emplaza el proyecto confluye por la margen izquierda del rio Yauca, en esta quebrada como en las cercanías del área del proyecto el agua discurre muy irregularmente debido al fuerte ausentismo de las precipitaciones, pero de presentarse en determinado momento su uso es destinado exclusivamente a riego.
La principal cuenca del área de estudio se encuentra constituida por el río Yauca, que aguas abajo da origen al valle agrícola de Yauca, utilizando para su riego el agua que proviene del escurrimiento superficial producto de las precipitaciones estacionales. La cuenca del rio Yauca de la que es parte conformante la quebrada Acaville cuenta además con un régimen regulado de la Laguna Ancascocha.
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1.6 Descripción de la Planta de Lixiviación
La Planta de Beneficio Laytaruma tiene una capacidad de tratamiento de minerales de 80 TPD, utilizando para ello los procesos de Adsorción – Desorción y Electrodeposición, para lo cual el mineral es pesado y almacenado en canchas, los que son separados de acuerdo a su procedencia.
Minera Laytaruma S.A. desarrolla sus actividades de tratamiento de minerales auríferos en su Planta de Beneficio Laytaruma, en la actualidad recibe mineral y relave de diversas operaciones mineras cercanas y de otras zonas del país que se transportan en camiones de 5 TM hasta 18 TM de capacidad, el mineral y relave se procesa en la planta de beneficio por cianuración de minerales auríferos, con recuperación del oro por el proceso de carbón en pulpa, desorción electrolítica, electrodeposición y fundición, obteniéndose el oro doré.
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CAPITULO II
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
“El diseño metodológico de la investigación es presentado en este capítulo, en el
cual incluimos, las etapas de acuerdo al método científico, decir se plantea el problema, se indican los objetivos y justificaciones, para más adelante proponer las hipótesis respectivas con las variables de investigación”.
2.1 El problema
a) Planteamiento del problema
Con el agotamiento de los minerales tratables con cianuro simple, muchos productores de oro están procesando hoy minerales de oro con cobre soluble creciente. Típicamente, el resultado de esto es un requisito para la
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destrucción de cianuro para evitar la descarga de cianuro de cobre en las instalaciones de almacenamiento de relaves. Esto impone un costo financiero significativo para los productores del cianuro adicional utilizado para solubilizar el cobre y el costo de los reactivos de destrucción del cianuro. Por lo tanto, la recuperación de cobre como un subproducto valioso y el reciclaje de cianuro en el circuito de lixiviación tienen el potencial de obtener importantes beneficios económicos y ambientales. Esto incluye permitir el tratamiento de minerales de oro con cobre soluble aún mayor. A lo largo de los años, se han desarrollado o propuesto una variedad de procesos para recuperar el cobre y/o el cianuro, incluidas tecnologías basadas en la acidificación como AVR y SART, electrodeposición directa, carbón activado, resinas de intercambio iónico, extracción de solventes, polímeros de poliquelación y tecnologías de membrana.
Por esta razón la empresa Laytaruma, ha considerado que se tiene que tener en consideración la presencia de minerales polimetálicos que son tratados en las instalaciones de su planta de procesamiento instalada en la zona de Yauca, Arequipa, en la que se producen residuos con contenidos considerables de cobre y cianuro que requiere ser tratado.
Con esta problemática planteamos la siguiente interrogante:
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2.2 Formulación del Problema General
¿Cómo se puede recuperar el cobre y el cianuro remanente de la solución contenida en la pulpa de los residuos finales del proceso CIP en la planta de procesamiento de minerales auríferos de Laytaruma?
Específicos
a) ¿Cuáles serán los valores de recuperación alcanzados de cobre y cianuro cuando se emplee el proceso propuesto?
b) ¿Cuál será el consumo de los reactivos principales en el proceso propuesto para lograr recuperar el cobre y el cianuro cuando se emplee el proceso propuesto?
2.3 Objetivos Objetivo General
Recuperar el cobre y el cianuro remanente de la solución contenida en la pulpa de los residuos finales del proceso CIP en la planta de procesamiento de minerales auríferos de Laytaruma.
Objetivos Específicos
a) Determinar los valores de recuperación alcanzados de cobre y cianuro cuando se emplee el proceso propuesto.
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b) Determinar el consumo de los reactivos principales en el proceso propuesto para lograr recuperar el cobre y el cianuro cuando se emplee el proceso propuesto.
2.4 Justificación
Este proyecto de investigación es justificado por las siguientes razones:
a) Las restricciones ambientales que obligan a las empresas minera metalúrgicas, no verter efluentes a los cauces de los ríos y fuentes de agua empleadas aguas abajo como insumos para la agricultura y ganadería, especialmente cuando se trata de soluciones que contienen sustancias peligrosas, como es el caso del cianuro y el cobre en solución, justifica la realización de este estudio.
b) Otro aspecto importante es que las empresas dedicadas a la explotación de los recursos mineros, es que están en la obligación de reducir sus costos, para hacer más rentable sus procesos de extracción de recursos naturales, dada la competencia y las exigencias de los mercados internacionales.
c) Otro de los criterios ambientales es la de implementar tecnologías limpias, es decir se debe desarrollar las actividades extractivas de los recursos naturales pero sin perjudicar el entorno ecológico, teniendo en cuenta obtener resultados operacionales óptimos, de tal forma que se pueda asegurar el futuro sostenible y brindar un futuro mejor a las generaciones venideras.
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2.5 Planteamiento de la Hipótesis General
El cobre y el cianuro contenido en las soluciones de las pulpas de los residuos finales del proceso CIP de la planta de procesamiento de minerales auríferos de Laytaruma, pueden ser recuperadas eficientemente, empleando el método SART (sulfurización – acidificación – reciclado – espesamiento).
Específicas
a) Los valores de recuperación alcanzados de cobre y cianuro cuando se emplee el proceso propuesto, son los adecuados y óptimos para el proceso propuesto.
b) El consumo de los reactivos principales en el proceso propuesto para lograr recuperar el cobre y el cianuro cuando se emplee el proceso propuesto, estarán de acuerdo a la estequiometría de las reacciones.
2.6 Variables:
Variables Independientes:
• pH
• Potencial oxidación - reducción
• Consumo de NaHS
• Consumo de H2SO4
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Variable Dependiente:
• Recuperación de cobre
• Recuperación de arsénico
• Recuperación de cianuro WAD
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CAPITULO III MARCO TEÓRICO
El marco teórico presentado a continuación es útil para establecer la fundamentación de la propuesta tecnológica de la tesis y demostrar las hipótesis de la investigación.”
3.1 Fundamentación teórica
Cianuración de menas de oro conteniendo cobre
Debido a la disminución de los recursos de los depósitos de oro extraíbles con cianuro simple, una gran proporción del oro procesado en el siglo XXI se recuperará de minerales de oro complejos, muchos de los cuales contendrán minerales de cobre. Se ha estimado que alrededor del 20% de todos los depósitos de oro tienen una mineralización de cobre significativa comúnmente asociada con calcopirita, tetrahedrita, tennantita, así como con bornita y calcocita en ciertos minerales. La
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Tabla 1 resume algunas de las importantes solubilidades minerales de cobre en soluciones de cianuro. Se puede ver que la mayoría de los minerales de cobre, incluidos los óxidos de cobre, los carbonatos, los sulfuros (con la excepción de la calcopirita) y el cobre nativo, son altamente solubles en soluciones de cianuro. Estos minerales que contienen cobre son problemáticos porque, cuando los minerales que contienen tales minerales se lixivian con cianuro para recuperar el oro, el cobre también se disuelve para formar complejos de cianuro de cobre estables. La disolución del cobre consume una cantidad sustancial de cianuro y, por lo tanto, si no se recupera, impone un costo financiero significativo a las minas de oro. La presencia de cobre también causa otros problemas, como la competencia con el oro para adsorberse en el carbono, a menos que se mantenga una concentración de cianuro libre suficiente, el agotamiento de la eficiencia de la célula de electrodeposición de oro y las pérdidas de oro por cementación sobre minerales de cobre. Los minerales que contienen más de 0.5% de cobre reactivo generalmente se consideran poco económicos de procesar a través de la cianuración convencional debido al alto costo del reactivo.
Tabla 3.1: Solubilidad de minerales de cobre en ~ 0.1% de soluciones de NaCN
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Una preocupación importante que surge cuando se procesan minerales que contienen cobre es la descarga de estos complejos de cianuro de cobre a las instalaciones de almacenamiento de relaves (TSF). Esto se debe a que la mayoría de los complejos de cianuro metálico, incluido el cobre, son altamente tóxicos para la mayoría de las formas de vida. Está bien documentado que se han producido muertes de aves, animales y peces como resultado de minas de oro con cianuro.
Los ejemplos publicitados incluyen los derrames de cianuro debido al colapso de las presas de relaves en Omai en Guyana y Baia Mare en Rumania. Los complejos de cianuro de cobre son muy problemáticos ya que son mucho más estables que los iones de cianuro libres. El desastre rumano sirve para resaltar este problema, ya que los complejos de cianuro de cobre se rastrearon durante unos 2000 km hasta la desembocadura del río Danubio. Por lo tanto, al cumplir con el nuevo Código del Instituto Internacional de Manejo del Cianuro, la concentración de especies de cianuro WAD (ácido débil disociable) (que incluye cianuros de cobre) descargados al TSF se limita a 50 mg/L o menos.
Opciones de procesamiento
Se ha prestado mucha atención a la investigación para el tratamiento de minerales de cobre y oro. Las opciones de procesamiento desarrolladas o propuestas a lo largo de los años se pueden clasificar como:
3.2 Tecnologías de segregación de minerales.
La minería selectiva se ha utilizado para separar los minerales con bajo contenido de cobre de los minerales con alto contenido de cobre. Por ejemplo, la mina de oro Red Dome, Australia extrae selectivamente y lixivia cianuro minerales que contienen
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menos del 0,5% de cobre, y los minerales con alto contenido de cobre se almacenan para su procesamiento futuro. La flotación para producir concentrados de oro y cobre de alto grado para fundición es una tecnología ampliamente adoptada para el tratamiento de minerales primarios de cobre y oro. Esto se practica en muchas minas de oro en todo el mundo, incluida la mina de oro Telfer, la mina Brown’s Creek y Boddington en Australia; Grasberg-Ertsberg en Indonesia; IE Indio y Candelaria en Chile; y Phoenix en los Estados Unidos. Los concentrados de baja calidad (por ejemplo, el concentrado de pirita de Telfer) y / o las colas de flotación (por ejemplo, Boddington y Phoenix) pueden someterse a lixiviación con cianuro.
3.3 Tecnologías de lixiviación selectiva.
La primera opción en esta categoría es la lixiviación selectiva de cobre antes de la cianuración de oro utilizando reactivos como ácido diluido, hierro (III), cobre (II) / cloruro o amoníaco (1). Sin embargo, estos procesos a menudo no son económicos en el tratamiento de minerales de cobre de bajo grado, particularmente minerales de sulfuro, debido al alto consumo de reactivos, la neutralización potencial antes de la cianuración y los problemas con la recuperación de cobre lixiviado. Otra opción es elegir un reactivo que sea selectivo para el oro sobre minerales de cobre o elegir mezclas de reactivos y condiciones que vuelvan insolubles los minerales de cobre.
Se han realizado varios estudios sobre la aplicación del proceso de cobre / amoníaco / cianuro para el tratamiento de minerales que contienen cobre. Se ha demostrado que la adición de amoníaco a la solución de cianuro da como resultado un menor consumo de cianuro y una mayor selectividad de la lixiviación de oro sobre el cobre. Sin embargo, la tasa de lixiviación de oro en este sistema es
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aparentemente más lenta que con el cianuro libre y el uso de amoníaco tiene sus propias preocupaciones ambientales y de salud ocupacional; En Australia, el amoniaco también se puede reportar bajo el Inventario Nacional de Contaminación.
Otros enfoques selectivos incluyen la lixiviación con Br2 por el proceso K y la lixiviación con tiourea, aunque ninguno de estos procesos se ha adoptado comercialmente.
3.4 Tecnologías de destrucción de cianuro de cobre.
El método más ampliamente adoptado para el tratamiento de las colas de cianuración es el proceso Inco SO2 / aire (12). Este proceso implica el uso de SO2, que reacciona junto con los complejos de oxígeno y cianuro de cobre, dando como resultado la oxidación de cianuro a cianato. Al final de la reacción, el cobre se precipita como hidróxido de cobre. Los procesos de destrucción alternativos incluyen cloración alcalina, peróxido de hidrógeno (proceso Degussa), ácido de Caro, oxidación electroquímica, biodegradación, ultrasonidos y fotólisis. Entre estos, la cloración alcalina, el peróxido de hidrógeno, el ácido de Caro y la biodegradación son los principales procesos que se han aplicado en la industria.
3.5 Tecnologías de recuperación de cianuro de cobre.
La recuperación de cobre y cianuro potencialmente ofrece beneficios tanto económicos como ambientales y, por lo tanto, puede ser una opción más atractiva que la destrucción. Con los años, se han desarrollado o propuesto una variedad de procesos para recuperar el cobre y / o el cianuro. Estos incluyen las tecnologías basadas en acidificación como AVR y SART, electrodeposición directa, carbón activado, resinas de intercambio iónico, extracción con solventes, polímeros de
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poliquelación y tecnologías de membrana. En este documento se describen más detalles sobre cada una de estas tecnologías.
Se han publicado varios documentos de revisión sobre cada una de estas opciones de procesamiento. Las tecnologías selectivas de lixiviación y flotación han sido revisadas en detalle por Muir et al. Young ha revisado los métodos de remediación de cianuro mediante separación y destrucción con fines de gestión del cianuro. Jay revisó algunos de los procesos de destrucción y recuperación de cianuro de cobre con un sesgo hacia el proceso del polímero de poliquelación.
3.6 Química del cianuro de cobre
En un sistema acuoso de cianuro de cobre, existen varias especies de cobre y cianuro cuyo equilibrio puede describirse mediante las siguientes reacciones:
La Figura 1 muestra el diagrama Eh-pH para el sistema de agua de cobre- cianuro. Como se puede ver, existe una gran área de predominio de Cu(CN)32-
en condiciones típicas de cianuración de oro. Sin embargo, en presencia de aguas hipersalinas, como se encuentra típicamente en los campos de oro del este de Australia Occidental, se ha demostrado que la especie predominante es Cu(CN)43-. La Figura 2 muestra la especiación de los complejos de cianuro de
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cobre en función del pH, mientras que la Figura 3 muestra la influencia del cianuro libre. Está claro que el Cu (CN)32- domina a pH alcalino (Figura 2) y en presencia de cianuro libre (Figura 3). La formación de Cu(CN)2- se ve favorecida a un pH bajo y a concentraciones de cianuro libre muy bajas (relaciones cianuro a cobre inferiores a 3), mientras que Cu(CN)43- se forma a un pH alto y a una alta concentración de cianuro. Por lo tanto, dependiendo de las condiciones (por ejemplo, pH y concentración de cianuro libre), estarán presentes todas o cualquiera de las tres especies acuosas de cobre. La proporción de las diferentes especies presentes en una solución de pH conocido, temperatura, fuerza iónica, concentración de cobre y cianuro puede calcularse utilizando las constantes de estabilidad para las diversas especies formadas, un proceso a menudo denominado cálculo de especiación de cianuro de cobre.
Figura 3.1: Diagrama de Eh-pH para el sistema Cu-CN-H2O a 25°C
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Figura 3.2: Influencia del pH en la distribución de especies de cianuro de cobre, donde [CN] total = 220 mg / L, [Cu] total = 22 mg / L, [Zn] total = 0
mg / L (líneas discontinuas) o 80 mg / L (líneas continuas) (2).
Figura 3.3: Influencia del cianuro libre en la distribución de especies de cianuro de cobre a pH 10 y 10 mg / L de cobre.
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El alto consumo de cianuro durante la cianuración de minerales de cobre y oro se debe a uno o más de los siguientes factores:
1. El cobre forma complejos de altos números de coordinación con cianuro (Reacción 2-4), Cu(CN)32- en particular.
2. El cianuro se oxida por oxígeno a cianato a través de la Reacción 6 (catalizada por cobre, particularmente en presencia de carbón activado).
3. Para el caso de minerales que contienen Cu(II), se produce oxidación adicional de cianuro a cianato como resultado de la reducción de Cu(II) durante la disolución.
4. Los minerales de oro que contienen cobre se asocian comúnmente con sulfuros, algunos de los cuales pueden sufrir fácilmente oxidación y reaccionar con el cianuro para formar tiocianato a través de la Reacción 7.
3.7 Recuperación de cianuro de cobre de pulpas
Las tecnologías para recuperar cobre y cianuro por separado solo son aplicables a soluciones transparentes y, por lo tanto, no son adecuadas para el tratamiento directo de relaves de procesos CIL/CIP. Estas tecnologías se analizan en la siguiente sección. Por lo tanto, para recuperar cobre y cianuro de lodos de cianuración:
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1. Se requiere separación sólido/líquido para producir una solución clara de la que se pueda recuperar cobre y cianuro, o
2. Se requiere la adsorción sobre un material recuperable (por ejemplo, carbón activado o resina de intercambio iónico) para eliminar el cianuro de cobre de la suspensión.
3.8 Separación sólido / líquido
La separación física de los sólidos de la solución se puede lograr mediante procesos tales como filtración, espesadores y decantación de contracorriente (CCD). Estos procesos tienen los siguientes problemas, pero a veces se utilizan para obtener una solución clarificada para su posterior procesamiento a través de, p. SART:
• altos costos de capital y operación,
• gran huella para espesantes / CCD y / o
• problemas de equilibrio del agua con el uso de CCD.
3.9 Recuperación de cianuro de cobre por adsorción
Se han llevado a cabo una serie de investigaciones sobre el uso de diversos materiales para la adsorción y recuperación de cianuro de cobre y procesos desarrollados en base a estos. Sin embargo, ninguno de los enfoques descritos a continuación ha logrado una aplicación generalizada. Un aspecto importante de estos adsorbentes es que los iones de cianuro libres no se recuperan de manera apreciable debido a la pobre adsorción / selectividad de los iones de cianuro libres. Por lo tanto, varios de los siguientes enfoques incorporan la adición o el reciclaje de metales, sales metálicas o iones metálicos para formar
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complejos con los iones de cianuro libres y facilitar la recuperación del cianuro libre.
3.10 Carbón activado
El carbón activado se ha utilizado ampliamente en la industria del oro para recuperar oro en el proceso de cianuración desde la década de 1970. En el tratamiento de minerales de cobre y oro, comúnmente se mantiene una alta concentración de cianuro libre para estimular la adsorción selectiva de oro sobre cobre sobre carbono. Los cianuros de cobre también se adsorben en el carbón activado a través de un mecanismo de apareamiento de iones con cationes, como Ca2+, con su afinidad de adsorción siguiendo el orden: Cu(CN)2->
Cu(CN)32- >> Cu (CN)43-. Por lo tanto, mantener una alta concentración de cianuro libre reduce la concentración de los complejos de di-cianuro y tri-cianuro de cobre más fuertemente adsorbidos. El aumento de la adsorción de cianuro de cobre a bajas concentraciones de cianuro, que es problemático para la adsorción de oro, se utiliza en los siguientes procesos para la recuperación de cobre y cianuro.
3.11 Pre CIL/CIP (Proceso Sceresini):
este proceso se basa en el principio de eliminar los complejos de cianuro de cobre al comienzo del proceso de lixiviación al restringir la adición de cianuro de modo que los minerales de cobre reactivos se disuelvan con poco o nada de cianuro libre en la lixiviación solución. Esto establece un entorno químico que minimiza la lixiviación de los metales preciosos y mejora la cinética de adsorción de los cianuros de cobre en el carbón activado. Posteriormente se agrega
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cianuro a la lechada de lixiviación empobrecida en cobre en un circuito CIP o CIL donde la lixiviación y la adsorción pueden proceder en condiciones típicas de cianuración. El carbón cargado de cobre se eluye usando una solución de cianuro de resistencia moderada a temperatura ambiente. La extracción en frío mejora la selectividad de la elución de cobre sobre la elución de oro y plata. La carga de oro y plata se acumula y, por lo tanto, el carbono eluido se desvía periódicamente al circuito de elución de oro para recuperar los metales preciosos. El eluato de carbono se acidifica para precipitar el cobre como CuCN, que posteriormente se digiere para producir sulfato de cobre como producto vendible. La digestión de CuCN se analiza en detalle a continuación.
El proceso Scerisini ofrece un medio para reducir el cobre que ingresa al circuito de lixiviación y adsorción de oro y, a su vez, reduce el nivel de cianuro libre requerido para lixiviar el oro y minimizar la adsorción competitiva del cobre.
Además, la recuperación de cobre en forma vendible genera ingresos adicionales. Sin embargo, este proceso puede no ser tan efectivo en el tratamiento de minerales que contienen minerales de cobre de lixiviación lenta como la calcopirita. Además, siempre habrá algo de cobre y cianuro residuales en la descarga del circuito CIP/CIL que requieren un tratamiento adicional. Una planta de demostración a gran escala fue operada en el monte. La mina de oro Gibson en Australia por un período de tiempo antes de ser cerrada debido a
"una interrupción en la continuidad del suministro de mineral de cobre".
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3.12 Post CIL/CIP:
Los autores han propuesto un proceso de recuperación de cianuro de cobre utilizando carbón activado en el que el cianuro de cobre se recupera después de CIL/CIP. Para permitir la recuperación efectiva del cianuro de cobre usando carbón activado, el polvo de cobre se usa para formar complejos de cianuro libre y convertir Cu(CN)43- y la mayoría de Cu(CN)32- en el complejo CuCN2 más fácilmente adsorbido. Por lo tanto, el cianuro libre también se recupera como cianuro de cobre. El cobre metálico se disuelve fácilmente en soluciones de cianuro libre y Cu(CN)32- para lograr una relación final de CN: Cu muy por debajo de 3. Un aumento en el pH debido a la reducción de oxígeno durante la disolución del cobre puede hacer que el cobre precipite como Cu(OH)2. Sin embargo, no se observa precipitación si la disolución de cobre se lleva a cabo en presencia de carbono debido a la adsorción simultánea de cianuro de cobre sobre el carbono, disminuyendo la concentración de cobre en la solución. El carbón cargado de cobre se puede eluir eficazmente con agua destilada después de un remojo previo con alto contenido de cianuro + hidróxido de sodio 0.2 M (25). El cianuro en el pre-remojo se controla de manera que el eluato de cianuro de cobre altamente concentrado resultante contenga una relación mínima de cianuro a cobre de ~3.5, lo que minimiza los costos de procesamiento posteriores y el reciclaje de cianuro para eluir el carbón cargado de cobre. Se propone que el proceso utilice electrodeposición para recuperar el cobre (discutido más adelante) y, por lo tanto, proporcione una fuente para reciclar
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cobre a cianuro libre complejo en la etapa de recuperación de cianuro de cobre.
Alternativamente, se podría usar el proceso SART.
Este proceso de carbono Cu-CN es capaz de recuperar cianuro libre y cianuro de cobre. Sin embargo, el cobre metálico agregado al complejo de cianuro libre y para reducir la relación CN: Cu en general, actúa como un medio de recuperación que debe ser recuperado y reciclado. Esto impone una carga adicional sobre el circuito de adsorción y elución de carbono y el circuito de electrodeposición de cobre.
3.13 Resinas de intercambio iónico
Los procesos de resina de intercambio iónico se han utilizado para recuperar oro de lodos y licores de lixiviación con cianuro durante más de medio siglo en la antigua URSS, y han despertado interés en el mundo occidental desde finales de los años ochenta. Se han usado resinas de intercambio iónico de base fuerte para adsorber complejos de cianuro metálico con poca selectividad.
Típicamente, los metales preciosos fuertemente adsorbidos, como el oro y la plata, se pueden separar de los metales básicos durante la elución. Lukey et al.
Describen un proceso de elución para resinas de intercambio aniónico de base fuerte e implica la elución selectiva de cobre y hierro con una solución de cianuro de sodio, seguida de la elución de zinc y níquel con una solución de ácido sulfúrico y luego tiourea ácida para eliminar el oro y la plata. Alternativamente, se puede usar tiocianato o cianuro de zinc para eluir el complejo de cianuro de
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oro. Debido a los desafíos involucrados en la elución de los metales preciosos fuertemente adsorbidos, también se ha trabajado para desarrollar resinas selectivas de oro.
A medida que las pautas ambientales impuestas a la industria del oro se han vuelto cada vez más estrictas en los últimos tiempos, el uso de resinas de intercambio iónico para el manejo del cianuro ha recibido considerable atención.
Esto ha resultado en el desarrollo de varias tecnologías que utilizan resinas para recuperar cianuros metálicos, particularmente para el procesamiento de minerales de cobre y oro.
3.14 Proceso de aumento:
Se han desarrollado procesos para recuperar cianuro libre usando resinas de intercambio aniónico con CuCN precipitado en los poros, donde el cianuro se eluye como HCN usando un eluyente ácido. Esto esencialmente mantuvo la concentración de cobre en la resina en estado estacionario. Sin embargo, estos procesos no pudieron manejar el cianuro de cobre en la alimentación ya que no incorporaron un método para eluir el cobre de la resina. Este problema ha sido superado por Fleming y otros, lo que resulta en el proceso de aumento. En el proceso de aumento, CuCN se precipita intencionalmente en los poros de una resina base fuerte durante la etapa de regeneración de la resina (descrita a continuación) y la resina regenerada se usa para adsorber tanto el cianuro libre como los cianuros de cobre. La carga de cobre de intercambio iónico máxima posible en la resina se logra cuando se alcanza una estequiometría CN: Cu de
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2: 1, ya que solo se requiere un sitio de resina (-N+ R3) para adsorber el complejo Cu(CN)2 en comparación con dos sitios de resina para Cu(CN)32- y tres sitios de resina para Cu(CN)43-. La estequiometría de la reacción de carga para una relación CN:Cu de 5:1 en la solución de alimentación se define como:
donde el símbolo ® representa la matriz de resina.
A partir de la estequiometría de la reacción de carga, está claro que la recuperación máxima de cobre se logra cuando la relación CN: Cu en la solución de alimentación es 3:1 (50% de la capacidad de resina; cobre adsorbido principalmente como Cu(CN)2- en resina y poco Cu(CN)32-). La recuperación de cobre disminuye a medida que aumenta la relación CN:Cu en la solución de alimentación, acercándose a la extracción neta de cobre cuando la relación CN:Cu es mayor que 6:1; Esta última situación se puede resolver mediante un proceso de carga de 2 etapas. La resina cargada se trata con una solución concentrada de cianuro de cobre a una relación CN:Cu de ~ 4:1. Durante este proceso, Cu(CN)2- en la resina se convierte en Cu(CN)32-, lo que resulta en una elución parcial de cobre. Como un ion Cu(CN)2 ocupa un sitio de adsorción, mientras que un ion Cu(CN)32- ocupa dos sitios de adsorción, este proceso de elución alcanza un máximo de 50% de eficiencia de elución de cobre.
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La resina eluida que contiene principalmente Cu(CN)32- luego se avanza a la regeneración antes de reciclar nuevamente a la adsorción.
El proceso de aumento tiene la ventaja de recuperar eficientemente tanto el cianuro de cobre como el cianuro libre. Se ha demostrado que este proceso es bastante tolerante a la alta concentración de tiocianato (~ 560 mg/L) y a la baja concentración de hierro (~12 mg/L). Sin embargo, en el tratamiento de soluciones con alto contenido de hierro, la precipitación potencial de Cu4Fe(CN)6 (o Zn2Fe(CN)6 si la solución de alimentación contiene zinc y hierro) durante la regeneración de la resina con ácido puede reducir la capacidad de carga. Además, el shock osmótico de la resina debido al cambio en el pH con la regeneración sigue siendo un problema. El proceso de aumento se ha probado a nivel de planta piloto pero aún no se ha comercializado por completo.
3.15 Proceso de Vitrokele:
Vitrokele 912 es un tipo particular de resina que ha sido desarrollado por Tallon Metal Technologies Inc. para aplicaciones de procesamiento de oro. Esta resina se aplicó con éxito en Connemara, Zimbabwe, para recuperar cianuros metálicos, incluido el cianuro de oro, de la lixiviación en pilas de un mineral oxidado. Se utilizó un proceso basado en resina en columna para adsorber los cianuros metálicos de la solución de lixiviación, seguido de la elución con Zn(CN)42-. La resina eluida se regeneró usando ácido sulfúrico a través de la Reacción 11 antes del siguiente ciclo de adsorción.
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Se realizaron pruebas de planta piloto para demostrar la recuperación de cianuro libre de la lechada de lixiviación en una mina de oro de América del Norte y para evaluar la reducción de los niveles de cianuro libre y de cianuro metálico en un flujo de proceso en una planta de oro en Europa (39). En estas pruebas, la adsorción se produjo en una serie de tanques agitados con transferencia a contracorriente de la resina. Para recuperar el cianuro libre con la resina Vitrokele, la elución se realizó solo con ácido sulfúrico. Mientras que para la recuperación de cianuros metálicos, la resina se eluyó con Zn(CN)42- y luego se regeneró con ácido sulfúrico diluido. En una operación de planta completa propuesta, los eluidos de la elución y la regeneración se combinarían y se recortaría el pH para precipitar cianuros metálicos tales como CuCN. Se propuso un lecho de resina de intercambio iónico catiónico para recuperar el zinc del licor decantado, con elución usando NaCN para formar Zn(CN)42- que se reciclaría al circuito de elución. Se afirmó que ambas pruebas de planta piloto redujeron con éxito la concentración de cianuro WAD a niveles muy bajos (‹1 mg/L en la mayoría de los casos). Las pruebas de la planta piloto con resina Vitrokele 912 también se llevaron a cabo con éxito en la mina Bell Creek, Canadá, para recuperar simultáneamente oro y cianuro de la lechada de lixiviación y en Hope Brook Gold, Canadá, para tratar las colas CIP para la recuperación de cianuro y cobre.
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Sin embargo, el proceso de Vitrokele no logró cumplir con los criterios de diseño esperados cuando se usó para tratar los licores preñados obtenidos de la lixiviación en tina de un mineral de cobre y oro en la mina May Day, Australia en 1997. Debido al alto contenido de cobre en el licor rico (~ 200 mg/L) y, por lo tanto, a la alta carga de cobre en la resina, se adoptó una etapa de elución previa para eluir selectivamente el cobre de la resina cargada usando una solución de cianuro fuerte (100 g/L NaCN y 10 g/L NaOH) antes de la electroelución (elución incorporada con electrodeposición simultánea) de oro con cianuro de zinc. Este paso de preelución produjo un licor de cobre en un fondo de cianuro de sodio altamente concentrado, que luego se acidificó para precipitar el cobre como CuCN. Además de la pérdida de cianuro asociado con el CuCN, el circuito AVR tuvo que manejar una gran cantidad de HCN generado a partir de la acidificación del eluyente NaCN. Sin embargo, el problema más grave fue el bajo rendimiento de la preelución de cobre (el cobre residual en la resina era más del 50%) que resultó en la contaminación en la siguiente electroelución de oro con cianuro de zinc y el bloqueo de la resina por CuCN durante la resina regeneración con ácido que disminuyó así la capacidad de adsorción para los ciclos posteriores. El manejo incontrolable de los circuitos de cianuro de cobre y AVR afectó a casi todas las demás operaciones de unidades cruciales, lo que resultó en el abandono del proceso de Vitrokele. Por lo tanto, está claro que el proceso de Vitrokele no puede manejar soluciones que contienen alto contenido de cobre a menos que se desarrolle un método de elución selectiva de cobre eficaz.
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3.16 Proceso de Elutech:
Después del fracaso del proceso de Vitrokele, la mina May Day cambió el proceso de resina al proceso de Elutech. Un componente clave de este proceso es la elución selectiva de cianuros de cobre utilizando un eluyente oxidativo que comprende H2O2 y H2SO4 para producir HCN y Cu2+, este último puede procesarse adicionalmente mediante tecnologías convencionales de extracción por solvente / electrodeposición o precipitación.
En el ensayo de la planta piloto de May Day Mine, se utilizaron resinas base fuertes disponibles comercialmente con una configuración de resina en columna. Un ciclo de operación consistió en una adsorción con poca selectividad, una elución con el eluyente oxidativo anterior y un lavado con agua en el medio. Se afirmó que este método de elución tiene una alta selectividad para el cobre, con más del 99% de cobre y menos del 0.2% de oro que se elimina para cada ciclo. La separación de zinc y cobre también podría lograrse si fuera necesario. El eluyente se recicló entre la columna de resina y la columna de extracción de HCN para facilitar el lavado inmediato de HCN con aire, minimizando la oxidación de cianuro a cianato por peróxido residual. Estos ciclos de adsorción / elución de metal base se repitieron varias veces antes de que la resina se sometiera a la electro-elución de oro con cianuro de zinc a 60°C. Alternativamente, el oro también podría eluirse usando un eluyente de
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cianuro de cobre / cianuro de sodio en temperatura ambiente incorporada con una celda de cementación de oro usando polvo de cobre.
Aunque el proceso de Elutech parece resolver con éxito el problema de la elución selectiva del cobre, los problemas con este proceso incluyen:
1. pérdida de cianuro por oxidación durante la elución oxidativa,
2. degradación de la capacidad de la resina debido a la oxidación de los sitios de adsorción de resina por el oxidante en presencia de Cu2+, y
3. reducción de la capacidad operativa neta del lecho de resina debido a la precipitación de Cu2Fe(CN)6 en el manejo de soluciones con alto contenido de hierro.
3.17 Proceso basado en elución de cloruro:
Todos los procesos de resina anteriores implican el uso de ácido para la elución de resina o la regeneración de resina y, por lo tanto, tienen los posibles problemas de rotura de resina debido al choque osmótico y el bloqueo de resina debido a la formación de cianuro de cobre y / o cobre-hierro. El cianuro precipita.
Se preferiría en gran medida un eluyente con un pH cercano a las condiciones de carga (pH 10-11) para evitar tales problemas. Dai y col. investigaron una amplia gama de eluyentes orgánicos e inorgánicos y desarrollaron un método de elución a base de cloruro que arrojó resultados de elución satisfactorios. Este método implicó un pre-remojo de la resina cargada (resina de intercambio aniónico de base fuerte Purolite A500 / 2788 disponible comercialmente) con NaCN 1M seguido de la elución con NaCl 4M. Cerca del 90% del cobre se eluyó
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con éxito en solo 2 volúmenes de lecho, lo que resultó en un pequeño volumen de eluato de cobre altamente concentrado que es adecuado para el procesamiento aguas abajo. Se sugirió que los mecanismos de elución implicaran:
1. durante el pre-remojo, la conversión de las especies de cianuro de cobre a las especies de Cu(CN)43- y Cu(CN)32- más altamente cargadas que tienen menor afinidad por la adsorción de resina en presencia de cianuro bajo alta fuerza iónica condiciones,
2. Elución parcial de cobre debido al aumento de la carga total de las especies de cianuro de cobre, y
3. El intercambio iónico de las especies de cianuro de cobre con mayor carga con Cl- durante la elución.
La resina eluida está en forma de cloruro y está lista para reciclar sin regeneración. Como no se usa ácido en este método de elución, se evitan los problemas de rotura y bloqueo de la resina. Sin embargo, un inconveniente de este proceso es que el cianuro usado para el pre-remojo tendrá que recuperarse, imponiendo una carga adicional en el circuito de recuperación de cianuro. Si el tiocianato está presente en las soluciones de las colas de cianuración, puede recuperarse mínima o parcialmente utilizando diferentes diagramas de flujo de elución. El destino del cianuro de hierro en este proceso no se ha abordado, pero se espera que siga a los cianuros de cobre. La presencia de tiocianato y cianuro de hierro en el eluato debería tener poco
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efecto en el procesamiento posterior con SART, pero su efecto sobre el uso potencial de electrodeposición necesita más investigación al igual que la presencia de cloruro. Las resinas base fuertes pueden recuperar eficazmente el cianuro de cobre de las soluciones que contienen cianuro libre sin ningún tratamiento previo de la solución. Sin embargo, si también se va a recuperar el cianuro libre, la complejación del cianuro libre mediante la disolución del polvo de cobre metálico antes de que se haya propuesto el proceso de resina.
3.18 Recuperación de cobre y cianuro Procesos de concentración
Las eficiencias y los costos de capital reducidos en la recuperación del cobre y el cianuro se pueden lograr concentrando primero el cianuro de cobre. Se pueden usar resinas de intercambio de iones y carbón activado y se discutieron en la sección anterior. A continuación, se describen otros procesos que permiten la concentración de soluciones claras (por ejemplo, de lixiviación en pilas).
3.19 Extracción por solventes
La extracción con solvente ofrece una alternativa a la resina de intercambio iónico y al carbón activado para concentrar cobre a partir de soluciones de cianuro de cobre. Se han propuesto procesos basados en la extracción con solventes para recuperar cobre de soluciones de lixiviación con cianuro. Davis y col. utilizaron el reactivo Cognis (anteriormente Henkel) LIX7820, una mezcla de una amina cuaternaria (Aliquat® 336) y 4-nonilfenol, para concentrar cobre
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a 470 - 630 mM a partir de licores diluidos que contienen menos de 16 mM de cobre y ~ 65 mM cianuro total, seguido de la separación de cobre y cianuro usando SART. Dado que Aliquat® 336 es un extractor tan fuerte que es difícil eliminar los complejos de cianuro de cobre cargados cambiando el pH de la solución (a valores más altos), la adición de nonilfenol se usa para hacer que la extracción con el catión de amonio cuaternario sea dependiente del pH. Como el nonilfenol es un ácido débil (con un valor de pKa de alrededor de 10), en condiciones de pH bajo, el nonilfenol es protonado y los compuestos de amonio cuaternario extraen un anión de la fase acuosa. En condiciones más alcalinas, el nonilfenol comienza a convertirse significativamente en el anión fenóxido altamente hidrosoluble en carbono y forma un par iónico con el catión de amonio cuaternario. En consecuencia, los aniones de cianuro de cobre extraídos serán expulsados gradualmente a la fase acuosa con un pH de equilibrio creciente debido a la competencia del anión fenóxido. La extracción y eliminación de complejos de cianuro de cobre, por lo tanto, se produce a través de un mecanismo de intercambio iónico similar al de las resinas de intercambio iónico base fuerte.
donde Q + es el catión de amonio cuaternario, PH es la forma protonada del nonilfenol y X es el anión extraído, p. complejos de cianuro de cobre.
Otro proceso basado en extracción con solvente propuesto por Dreisinger et al.
incluyeron los siguientes pasos:
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1. extracción de complejos de cianuro de cobre de soluciones clarificadas utilizando el reactivo Cognis LIX 7950,
2. extracción de cianuro de cobre de la fase orgánica cargada utilizando un electrolito gastado rico en cianuro de cobre de alto pH,
3. electrodeposición de cobre de la solución de tira en una celda de membrana tipo Du Pont (descrita a continuación), y 4. recuperación del cianuro de una corriente de purga de la celda de electrodeposición usando AVR.
El LIX7950 es un extractor de tri-alquilguanidina. El extractor de guanidina exhibe un pKa de aproximadamente 12. Es capaz de protonarse para formar un par iónico con los complejos de cianuro de cobre a pH por debajo de 11 durante la carga y se convierte en la funcionalidad de guanidina neutra durante la eliminación de álcali dando como resultado la liberación de cianuro de cobre.
complejos.
donde RG representa el extractante y RGH+ es la forma protonada del extractante.
Debido a la liberación de ion hidroxilo en la solución durante la etapa de extracción, se descubrió que sin controlar el pH, la extracción de complejos de cianuro de cobre puede ser muy pobre y, por lo tanto, imposible reducir el cobre a bajas concentraciones. El pH se mantiene típicamente cerca de 10 mediante
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la adición de ácido sulfúrico para mejorar la extracción de cobre. Tanto para LIX 7820 como para LIX 7950, se encontró que la eficiencia de extracción disminuye significativamente al aumentar el contenido de cobre (por ejemplo, de 99.8%
para cobre de 1.6 mM a 64.0% para cobre de 7.9 mM para LIX 7950 y de 96.9%
para cobre de 1.6 mM a 35.2% para cobre 7,9 mM para LIX 7820 en condiciones de CN:Cu = 5, relación de volumen acuoso/orgánico A/O = 1 y pH controlado 10.5). También se descubrió que la eficiencia de extracción disminuye al aumentar la relación CN:Cu debido a que los extractores extraen preferentemente Cu(CN)32- sobre Cu(CN)43- y CN-. La disminución en la eficiencia de extracción requiere más etapas de extracción para lograr una recuperación satisfactoria del cobre. Por otro lado, cuando se recupera cobre de soluciones que contienen relaciones bajas de CN:Cu se ha notado la precipitación de CuCN en la fase orgánica. Estos extractores también extraen fuertemente los cianuros de zinc y níquel, pero la extracción de cianuro de hierro es pobre. La presencia de tiocianato en la solución deprime significativamente la extracción de cobre, p. La presencia de tiocianato 50 mM disminuyó la eficiencia de extracción de cobre de ~ 100% a ~ 10% de una solución que contenía cobre 4 mM (CN: Cu = 3) utilizando 10% v / v LIX 7950 a pH controlado de 10.5. La mayoría del cianuro libre es rechazado al refinado y puede reciclarse directamente. La extracción del cobre cargado es simple y efectiva. Las soluciones de NaOH moderadamente fuertes (0.5-1 M) pelaron ~ 90% de cobre en un pequeño volumen que es adecuado para su posterior procesamiento a través de SART o electrodeposición. Con SART, sin embargo, el consumo de ácido puede ser alto debido al uso de NaOH para la extracción. La presencia de
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una pequeña cantidad de cianuro en la solución de separación favoreció la eliminación debido a la formación de especies de 3-3 Cu (CN) 4 menos extraíbles.
El uso de extracción con solventes para la recuperación de cobre de soluciones de cianuro de cobre enfrenta algunos desafíos. La degradación de los orgánicos caros siempre es una preocupación para las tecnologías de extracción con solventes, pero ha recibido poca investigación en la aplicación de la recuperación de cianuro de cobre. La posible contaminación del refinado por productos orgánicos puede causar problemas, por ejemplo reduciendo la eficiencia de la recuperación de oro por carbón activado, si se recicla nuevamente al circuito de lixiviación. Sin embargo, el problema más importante es la baja eficiencia de extracción para la recuperación de cobre de soluciones que contienen alto contenido de cobre y / o tiocianato, y la disminución continua en la eficiencia de extracción con cada etapa debido al aumento en la relación CN: Cu como extracción procede (disminución en el contenido de cobre con cianuro libre esencialmente sin cambios).
3.20 Membranas
Una membrana es una interfase entre dos fases adyacentes que actúa como una barrera selectiva, regulando el transporte de sustancias entre los dos compartimentos. El transporte pasivo a través de membranas ocurre como consecuencia de una fuerza impulsora, es decir, una diferencia en el potencial
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químico por un gradiente a través de la membrana. Dichos procesos incluyen concentración (pervaporación y diálisis), presión (separación de gases, ósmosis inversa, nanofiltración, ultrafiltración y microfiltración) o por un campo eléctrico (electrodiálisis). Las tecnologías de membrana han ganado amplias aplicaciones en las industrias de tecnología médica y tratamiento de aguas, y han comenzado a atraer interés en la industria minera. Sin embargo, su aplicación es limitada en la actualidad debido a la necesidad de soluciones muy limpias (libres de sólidos y precipitados).
3.21 Procesos de acidificación
Los procesos de acidificación aprovechan la protonación de cianuro a pH bajo para formar cianuro de hidrógeno a través de la reacción 5. Esta protonación de cianuro significa que a medida que se reduce el pH, el cianuro en los complejos de cianuro de cobre se libera por el reverso de las reacciones 1 a 4.
3.22 Precipitación de cobre
La adición de ácido suficiente finalmente resulta en la formación de un precipitado de cianuro de cobre (CuCN). Por lo tanto, en esta situación, algo de cianuro permanece complejado con el cobre precipitado. También se pueden formar otros precipitados dependiendo de la composición de la solución como se muestra en las reacciones 15 y 16.
