UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES
TESIS
“MINERALOGÍA Y PRETRATAMIENTO GRAVIMÉTRICO Y POR FLOTACIÓN DE LAS PIRITAS AURIFERAS EN LA PLANTA
CONCENTRADORA DE LAMBRASPAMPA - APURIMAC”
PRESENTADA POR:
Bach. ALFARO TASAYCO, York Cristian Bach. HUAYNALAYA ALVARADO, Marco Luis
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES
HUANCAYO – NOVIEMBRE 2020
2
Ing. Jaime Alfonso Gonzales Vivas
ASESOR
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DEDICATORIA
Quiero dedicar esta tesis primeramente a Dios, quien fue fortaleza y fuente de apoyo cuando sentía que no podía alcanzar mis sueños y metas.
A mis padres Sergio y Rosa, dos de las mejores personas del mundo quienes me ayudaron en todo desde que tengo razón gracias a su apoyo, sin ellos no sería quien soy y quien seré a futuro.
A mis hermanos Clever, Javier, Eugenia y Lizbet quienes con cada risa, colera, consejo, palabras, reprendidas, etc. me ayudaban a seguir a delante y no dejar de lado el hecho de lograr ser un ingeniero de calidad.
York Alfaro
ii
DEDICATORIA
A mi familia y en especial a mi madre Delia y mis hermanos Jhonny y Ruben, por todo el apoyo y comprensión durante mi periodo como estudiante, fue gracias a ellos que pude alcanzar mis objetivos y metas como profesional en la universidad.
A todos los integrantes de la facultad de ingeniería metalúrgica y de materiales, que hicieron posible mi formación como persona y como profesional durante los 5 años de lucha para ser mejor persona.
Marco Huaynalaya
iii
AGRADECIMIENTO
Agradecemos de gran manera a la empresa JE AL ENTERPRISES INS SAC, por la utilización de sus instalaciones en el desarrollo del trabajo del proyecto de investigación.
Al Ing. Jaime Gonzales por aceptar ser nuestro asesor, apoyándonos en todo lo necesario para la realización del trabajo.
A mis colegas de promoción por brindarnos sus experiencias y asi poder abrir mejor el campo de estudio el cual plasmamos.
A los docentes de la facultad por brindarnos sus apoyos concernientes
a los temas y dudas que teníamos en el desarrollo del proyecto.
iv
INTRODUCCIÓN
La recuperación de oro de los minerales auríferos depende en gran medida de la naturaleza del depósito, la mineralogía del mineral y la distribución de oro en el mineral. Por esta razón hemos considerado la realización de este proyecto que hemos titulado: MINERALOGÍA Y PRETRATAMIENTO GRAVIMÉTRICO Y POR FLOTACIÓN DE LAS PIRITAS AURIFERAS EN LA PLANTA CONCENTRADORA DE LAMBRASPAMPA – APURIMAC. Los métodos utilizados para la recuperación de oro consisten en las siguientes operaciones unitarias:
El método de preconcentración por gravedad, que se utiliza principalmente para la recuperación de oro de depósitos de placer que contienen oro nativo grueso. La gravedad se usa a menudo en combinación con flotación y / o cianuración. Los métodos hidrometalúrgicos se emplean normalmente para la recuperación de oro de depósitos oxidados (lixiviación en pilas), minerales de sulfuro de bajo grado (cianuración, CIP, CIL) y minerales de oro refractarios (autoclave, descomposición biológica seguida de cianuración). Una combinación de ruta pirometalúrgica (tostado) e hidrometalúrgica se utiliza
v para minerales de oro altamente refractarios (sulfuros carbonosos, minerales de oro arsenicales) y los minerales que contienen impurezas que resultan en un alto consumo de cianuro, que deben eliminarse antes de la cianuración. El método de flotación es una técnica ampliamente utilizada para la recuperación de oro de minerales de cobre que contienen oro, minerales de metales básicos, minerales de cobre y níquel, minerales de grupo platino y muchos otros minerales donde otros procesos no son aplicables. La flotación también se utiliza para eliminar las impurezas interferentes antes del tratamiento hidrometalúrgico (es decir, el flotador previo de carbono), para mejorar los minerales con bajo contenido de sulfuro y refractario para un tratamiento adicional. La flotación se considera el método más rentable para concentrar oro.
A pesar de la falta de investigación básica sobre la flotación de minerales que contienen oro, la técnica de flotación se utiliza no solo para mejorar el mineral de oro de baja ley para su posterior tratamiento, sino también para el beneficio y la separación de materiales difíciles de tratar (refractarios) minerales de oro La flotación también es el mejor método para recuperar oro de minerales de metales básicos y minerales PGM que contienen oro. Excluyendo la preconcentración por gravedad, la flotación sigue siendo el método de beneficio más rentable.
El oro en sí mismo es un metal raro y las leyes promedio para depósitos de baja ley varían entre 3 y 6 ppm. El oro ocurre predominantemente en forma nativa en vetas de silicato, depósitos aluviales y de placer o encapsulados en
vi sulfuros. Otras ocurrencias comunes del oro son las aleaciones con cobre, teluro, antimonio, selenio, metales del grupo del platino y plata.
En minerales de sulfuro masivos, el oro puede aparecer en varias de las formas anteriores, lo que afecta la recuperación de la flotación. Durante la flotación de minerales de sulfuro masivos que contienen oro, el énfasis generalmente se pone en la producción de concentrados de metales básicos y la recuperación de oro se convierte en una consideración secundaria. En algunos casos, donde cantidades importantes de oro están contenidas en minerales de metal base, el oro flota desde los relaves de metal base.
La flotación de minerales que contienen oro se clasifica según el tipo de mineral (es decir, mineral de oro, mineral de cobre de oro, minerales de antimonio de oro, etc.), porque los métodos de flotación utilizados para la recuperación de oro de diferentes minerales son muy diferentes.
Desde lo anteriormente explicado, planteamos como objetivo principal de este estudio, recuperar en forma óptima el oro diseminado en las piritas auríferas en la Planta Concentradora de Lambraspampa – Apurímac y como hipótesis:
El estudio mineralógico y el pretratamiento gravimétrico y por flotación permitirá recuperar en forma óptima el oro diseminado en las piritas auríferas en la planta materia de estudio de esta tesis.
En la redacción de este trabajo hemos considerado un primer capítulo donde se exponen las generalidades, en el segundo formulamos la investigación, en el tercero la fundamentación teórica y en el cuarto la parte en la cual incluimos
vii la investigación experimental, finalmente indicamos las conclusiones y recomendaciones.
Esperamos alcanzar las expectativas científicas y técnicas, finalmente ponemos a consideración de los señores jurados, el presente trabajo de investigación que nos sirva para obtener el título de Ingeniero Metalurgista y de Materiales.
Los Autores
viii
RESUMEN
Un estudio mineralógico de un depósito de oro ubicado en la provincia de Andahuaylas - Apurímac, en la zona de la Planta Concentradora de Lambraspampa, se realizó mediante espectroscopía de fluorescencia de rayos X (XRF), espectroscopía de difracción de rayos X (XRD) y microscopio electrónico de barrido (SEM). Los resultados mostraron que el oro estaba muy disperso en minerales que contenían oro, como pirita, arsenopirita y algunas gangas en forma de oro natural y electrum. El grado de oro en el mineral fue de 15.96 g/t y la distribución del tamaño de partícula del oro fue extremadamente desigual. La mayoría de las partículas de oro tenían menos de 10 µm y estaban envueltas con minerales que contienen oro, lo que dificulta la liberación durante la molienda. De acuerdo con las características del depósito de oro refractario, el proceso de beneficio combinado de flotación por gravedad se utilizó para recuperar el oro grueso liberado y el oro fino en los sulfuros. Los experimentos de circuito cerrado obtuvieron excelentes indicadores. El grado y la recuperación de oro en los concentrados de separación por gravedad alcanzaron 91.24 g/t y 57.58%, respectivamente. El grado y la recuperación de oro en los concentrados de flotación fueron 49.44 g/t y 33.36%,
ix respectivamente. La recuperación total de oro fue del 90.94%. El proceso de pretratamiento combinado de beneficio por flotación por gravedad proporcionó un método factible para el mineral de oro refractario y aseguró la recuperación efectiva del oro.
x
INDICE
DEDICATORIA ... i
AGRADECIMIENTO ...iii
INTRODUCCIÓN ... iv
RESUMEN ... viii
INDICE ... x
ÍNDICE DE TABLAS ...xii
ÍNDICE DE FIGURAS ... xiii
CAPITULO I ... 1
GENERALIDADES ... 1
1.1 Datos de la Planta Concentradora de Beneficio “Lambraspampa” ... 1
a) Ubicación ... 2
b) Vías de acceso ... 3
c) Clima ... 3
d) Caracterización mineralógica de la zona ... 4
e) Descripción De Operaciones ... 4
Sección Chancado... 4
Sección molienda ... 5
Sección flotación ... 7
CAPITULO II ... 8
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ... 8
2.1 El problema ... 8
xi
2.1.1 Planteamiento del problema ... 8
2.1.2 Formulación del Problema ... 9
Problema General ... 9
Problemas Específicos ... 9
2.2 Objetivos ... 10
2.2.1 Objetivo General ... 10
2.2.2 Objetivos Específicos ... 10
2.3 Justificación ... 10
2.4 Planteamiento de la Hipótesis ... 11
2.4.1 Hipótesis General ... 11
2.4.2 Hipótesis Específicas ... 12
2.5 Variables ... 12
2.5.1 Variables Independientes ... 12
2.5.2 Variables Dependientes ... 12
CAPITULO III ... 13
MARCO TEÓRICO ... 13
3.1 Bases teóricas ... 13
3.2 Análisis del Proceso Propuesto ... 38
CAPITULO IV ... 42
METODOLOGIA EXPERIMENTAL DE LA INVESTIGACIÓN ... 42
4.1 Métodos de Investigación ... 42
4.2 Procedimiento Experimental... 44
4.3 Presentación y Discusión de Resultados ... 46
CONCLUSIONES ... 71
RECOMENDACIONES ... 73
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 74
xii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Clasificación de los minerales refractarios de oro, basados en su grado de
refractariedad ... 14
Tabla 2. Análisis químico del mineral en bruto (fracción masa, %) ... 41
Tabla 3. Análisis de elementos de muestras por XRF (fracción de masa, %) ... 46
Tabla 4. Análisis de fases químicas del oro en el mineral ... 48
Tabla 5. Las características de los productos de molienda ... 62
Tabla 6. Resultados de la prueba de circuito cerrado ... 69
xiii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Mapa de Ubicación de la Provincia de Andahuaylas y Departamento de Apurimac ... 2
Figura 2. Vista Aérea del Ingreso a la Unidad Minera ... 3
Figura 3. Diagrama esquemático de oro físicamente bloqueado en pirita, cuarzo y/u óxido de hierro. ... 16
Figura 4. Mecánicos de formación de telururos ... 19
Figura 5. Mineralogía de mineral de telururo de oro Sandoawanzi ... 20
Figura 6. Recuperación de oro de minerales de arsenopirita y pirita ... 25
Figura 7. Efecto del pH sobre la cinética de disolución de oro y plata en KCN ... 26
Figura 8. Mesa Vibratoria para concentración gravimétrica ... 32
Figura 9. Separación mineralizada idealizada en una mesa vibratoria ... 33
Figura 10. Estratificación de minerales a lo largo de los riffles de una mesa vibratoria .... 34
Figura 11. Patrón XRD de mineral en bruto ... 47
Figura 12. Imágenes de oro en pirita en luz reflejada: (A) oro encerrado en pirita; (B) oro intergranular en pirita; (C) oro encerrado en pirita; (D) fractura de oro en pirita (Py-pirita; Apy-arsenopirita; Au-oro) ... 49
Figura 13. Imágenes SEM y análisis EDS de oro en pirita: (A) oro encerrado en pirita; (B) oro intergranular en pirita ... 51
Figura 14. Imágenes de oro en pirita en luz reflejada: (A) oro encerrado en arsenopirita; (B) agujero de oro en arsenopirita (Apy — arsenopirita; Au oro). ... 51
Figura 15. Imágenes SEM y análisis EDS de oro intergranular en arsenopirita: (A) oro encerrado en arsenopirita; (B) arsenopirita ... 52 Figura 16. Imágenes de oro en otros minerales en luz reflejada: (A) oro asociado con galena; (B) oro asociado con jamesonita; (C) oro asociado con esfalerita; (D)
xiv oro asociado con el cuarzo (Au - oro; Gn - galena; Jm - jamesonita; Sp - esfalerita; Qtz - cuarzo; G... 54 Figura 17. Imágenes de pirita y arsenopirita en luz reflejada: (A) pirita; (B) agregado grueso de arsenopirita; (C) agregado fino de arsenopirita; (D) un agregado de pirita y arsenopirita (Py-pirita; Apy-arsenopirita; G-ganga) ... 55 Figura 18. Imágenes de otros sulfuros en luz reflejada: (A) agregado de esfalerita, jamesonita y calcopirita; (B) imagen de galena (Sp: esfalerita; Ccp: calcopirita;
Jm: jamesonita; Gn: galena) ... 56 Figura 19. El diagrama de flujo de beneficio combinado de gravedad-flotación ... 59 Figura 20. Los resultados de la separación por gravedad en función de la finura de molienda
(A); y en función del número de separaciones por gravedad (B) ... 61 Figura 21. Efectos de los parámetros operativos en la recuperación de flotación: (A) dosis
de silicato de sodio, (B) dosis de cmc, (C) dosis de CuSO4, (D) la relación de SBX y ADD, (E) dosis de colector. ... 65 Figura 22. Diagrama de flujo del proceso combinado de circuito cerrado de separación por
gravedad y flotación... 70
1
CAPITULO I GENERALIDADES
En este capítulo se exponen algunos aspectos vinculados con la planta de beneficio relacionada al estudio de investigación.
1.1 Datos de la Planta Concentradora de Beneficio “Lambraspampa”
La empresa minera JE AL ENTERPRISES INC. S.A.C. tiene 5 años de experiencia, que tiene su PLANTA CONCENTRADORA DE BENEFICIO
“LAMBRASPAMPA” para el procesamiento de minerales con capacidad de 500 tmh diaria de minerales de cobre, plomo y zinc y 300tmh diaria de mineral de oro.
Realiza esfuerzos por alcanzar el desarrollo socioeconómico de las comunidades y el desarrollo de todo el personal.
En el ámbito interno se compensa las iniciativas orientadas a crear oportunidades para el personal, mientras que en el ámbito externo se brinda herramientas para que sea la propia comunidad protagonista de su cambio como empresa minera no solo el enfoque a buscar los mejores niveles de producción sino trabajar por un futuro compartido con los trabajadores y las
2 comunidades, con la finalidad de alcanzar el desarrollo socio económico del lugar.
El objeto social de la empresa minera JE AL ENTERPRISES INC. S.A.C, es la actividad minera a través de las operaciones de extracción, exploración, tratamiento y venta de minerales ya sea por cuenta propia o de terceros y sin que dicha enumeración sea limitativa. En el desarrollo de su objeto principal, las sociedades podrán realizar toda clase de actividades, contratos y negocios que el directorio acuerde emprender o realizar, inclusive participando en otras empresas.
a) Ubicación
Las operaciones mineras se realizan en el distrito de José María Arguedas (Comunidad De Cceñuaran), la provincia de ANDAHUAYLAS, departamento de APURÍMAC.
Figura 1. Mapa de Ubicación de la Provincia de Andahuaylas y Departamento de Apurimac.
3 Ubicación geográfica:
8467721 N 673049 E
Altitud geográfica: 4281 m.s.n.m
Figura 2. Vista Aérea del Ingreso a la Unidad Minera
b) Vías de acceso
El acceso se da desde la provincia de Andahuaylas a 90 km aproximada de la PLANTA CONCENTRADORA LAMBRASPAMPA, hasta donde se llega en camioneta en un tiempo de 1 hora y 30 minutos.
Otro acceso a la planta concentradora se da desde la localidad de Nazca hacia Andahuaylas por el km. 28 de la carretera Pampachiri.
c) Clima
El clima de la región es frígida y en planta la temperatura de verano varía de 3º a 20º c y en invierno de -4 ºC a 14 ºC
4 d) Caracterización mineralógica de la zona
En la zona se encuentra distinta mineralogía, para el procesamiento de cobre, plomo y zinc se encuentra minerales característicos como: calcosina (Cu2S), calcopirita (CuFeS₂), bornita (Cu5FeS4), galena (PbS), blenda (ZnS), pirita (FeS₂) y minerales oxidados.
Así mismo en el procesamiento de minerales con contenido de oro se encuentran pirrotita (Fe₇S₈), pirita (FeS₂), calcopirita (CuFes₂), arsenopirita (FeAsS) y minerales oxidados de hierro.
e) Descripción De Operaciones
La planta concentradora de LAMBRASPAMPA está diseñada para procesar 500 tm diarias.
Sección Chancado EQUIPOS:
- Tolva de gruesos - Alimentador
- Chancadora de quijada - Faja transportadora - Zaranda vibratoria - Faja transportadora - Trituradora cónica
5 El mineral es traído de las minas y labores concesionadas por la empresa, por volquetes de 20 tm de capacidad. El mineral pesado es descargado en la cancha de gruesos donde es acumulado.
El mineral de cancha es cargado con un cargador frontal a la tolva de gruesos, de la tolva de gruesos, es descargado y alimentado por el alimentador a razón de 45 tmh/h, el producto más grueso va a la chancadora de quijadas de 24”x 10”, de donde sale un producto 100% - 1”, que cae al igual que el producto 100% - 1”, a la faja transportadora nº 1 de gruesos, para ser llevado este mineral chancado –1” a la zaranda vibratoria 4’x 8’ de ¾”. El producto +3/4”
retenido por la zaranda vibratoria, es transportado por la faja nº 2 a la trituradora cónica symons de 2’. Antes de ingresar el mineral a la trituradora cónica. El mineral que entra a la trituradora cónica +3/4” sale con - 1/2” el mineral y -3/4”
que pasa la zaranda vibratoria, cae a las tolvas de finos, que está ubicada debajo de la zaranda. Todo este trabajo se realiza en seco. El proceso de chancado y trituración del mineral solo opera 5horas diarias, tiempo suficiente para producir más de 150 tmh de mineral -3/4, que se acumulan en las tolvas de finos, completando el día con mantenimiento y limpieza del circuito.
Sección molienda Equipo:
- Tolva de finos
- Faja transportadora de mineral a los molinos independientes
6 - Balanza de 20 kg
- Muestreador de mineral - Molino de bolas
- Hicrociclon
- Alimentador de cal - Dosificadores - Balanza mercy
El mineral que es acumulado en las tolvas de finos es descargado por la base, a las fajas de alimentación de cada molino de bolas. De la faja se saca muestra de mineral, con el muestreador de 1 pie de longitud y se pesa en la balanza, para determinar la carga en kg/pie y luego por conversión, se determina las TMH/h alimentado a los molinos de bolas. Se alimenta a un promedio de 10.41 TMH/h de mineral a cada molino de bolas Al mineral que ingresa al molino de bolas se le inyecta agua con el fin de realizar la molienda en húmedo y obtener una pulpa en la descarga. En la entrada al molino de bolas, cuando es necesario, se agrega solución de cal para regular el pH, además en este mismo sitio, se agrega promotores y depresores usados para el proceso de flotación posterior del mineral. La pulpa es alimentada al clasificador donde se separa el producto grueso (Under Flow) del fino (Over Flow). El producto de partículas finas se dirige a las celdas de flotación y el producto grueso llamado carga circulante va al molino. El producto descargado del molino de bolas regresa al clasificador para su clasificación. La densidad de pulpa se mide con la balanza Mercy y se
7 controla dicha densidad con el agregado o disminución de agua, mediante los caños instalados en el circuito. La densidad la pulpa del Over Flow (rebose) del clasificador es en promedio1.300. Se debe mantener un promedio de más 50 a 60% en peso de malla -200, en la pulpa del over flow, que representa el grado de molienda del mineral en el circuito. Siendo la malla de liberación del mineral -200.
En esta sección se agrega los reactivos como promotores, depresores y espumantes de acuerdo al mineral a procesar.
Sección flotación Equipos:
- Celdas serranas flotación Bulk (se acondicionada también para el circuito de oro)
- Acondicionador de bulk
- Bancos de celdas en separación circuito bulk
- Acondicionador de zinc (se acondicionada también para el circuito de oro) - Bancos de celdas en circuito zinc ((se acondicionada también para el
circuito de oro)
- Dosificadores de reactivos
La sección de flotación está compuesta por: circuito de flotación bulk (se acondicionada también para el circuito de oro), circuito de separación Cobre/Plomo y Circuito de Zinc (se acondicionada también para el circuito de oro).
8
CAPITULO II
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
El desarrollo de esta tesis, está basada en el empleo del método científico, que se inicia con el planteamiento del problema, hasta formular las respectivas hipótesis y variables de estudio.
2.1 El problema
2.1.1 Planteamiento del problema
Históricamente, el oro ha sido el principal medio de intercambio monetario internacional, pero su papel ha cambiado significativamente en los últimos años. Entre 1934 y 1972, el sistema monetario de los Estados Unidos trabajó en un patrón oro a una tasa fija de $ 35 por onza.
Después de abandonar el estándar de oro en 1975 y permitir la propiedad privada del metal, el mercado del oro en los EE. UU. Creció rápidamente y el precio del oro se disparó a un máximo de $ 850 por onza en enero de 1980. Desde entonces, el precio del oro ha bajado (EE.UU. DOI,
9 Geological Survey 1973; US DOI, Bureau of Mines 1985). El oro tenía un precio de venta promedio de $ 438.31 por onza en 1988 y actualmente se cotiza a $ 1514 por onza a inicios del mes de noviembre de 2019.
Esta abrupta variación de la cotización del metal valioso, crea una real expectativa en los productores de oro, haciendo que se preocupen en la búsqueda de todo tipo de yacimiento aurífero, incluyendo a los de difícil tratamiento, como son los minerales del tipo refractario. Para el efecto se buscan establecer tecnologías de beneficio metalúrgico que impliquen una combinación de metodologías que sean propicias para lograr resultados tecnológica y económicamente factibles.
En este contexto podemos realizar la siguiente pregunta:
2.1.2 Formulación del Problema Problema General
¿Cómo se puede recuperar en forma óptima el oro diseminado en las piritas auríferas en la Planta Concentradora de Lambraspampa - Apurímac?
Problemas Específicos
a) ¿Cuál es la caracterización mineralógica del mineral aurífero a ser investigado en la Planta Concentradora de Lambraspampa - Apurímac?
10 b) ¿Cuál es el esquema de beneficio propuesto, para tratar el mineral aurífero a ser investigado en la Planta Concentradora de Lambraspampa - Apurímac?
2.2 Objetivos
2.2.1 Objetivo General
Recuperar en forma óptima el oro diseminado en las piritas auríferas en la Planta Concentradora de Lambraspampa - Apurímac.
2.2.2 Objetivos Específicos
a) Caracterizar mineralógicamente el mineral aurífero a ser investigado en la Planta Concentradora de Lambraspampa - Apurímac.
b) Determinar el esquema de beneficio propuesto, para tratar el mineral aurífero a ser investigado en la Planta Concentradora de Lambraspampa – Apurímac.
2.3 Justificación
Las razones que nos han llevado a realizar el trabajo de investigación son justificadas a continuación:
a) Las características mineralógicas que presenta ciertos afloramientos en la zona de Chaccrapampa en Apurímac, y que son procesados por la Planta
11 Concentradora de Lambraspampa – Apurímac, son de naturaleza sulfurada, especialmente piritoso con contenidos de oro en forma diseminada, haciéndolo refractario a los procedimientos convencionales del metal valioso, lo que hace necesario que los metalurgistas que laboran en esa planta concentradora tengan la necesidad de indagar tecnologías adecuadas para lograr beneficiar técnica y económicamente viables.
b) Se justifica esta investigación desde la perspectiva y considerando la riqueza aurífera de nuestro país, que debe de ser preocupación, tanto de las instituciones del estado como entes promotores de proyectos que impulsen la extracción racional y ecológicamente viables, y de las instituciones dedicadas a la investigación científica y tecnológica que desarrollen los métodos adecuados para extraer nuestros metales valiosos.
c) Como indicamos en nuestra introducción, existe mucha expectativa en cuanto a la producción del oro, tanto a nivel mundial, regional y en nuestro país; todo esto dentro del contexto de la globalización, y que nuestro país no puede ser ajeno a esta circunstancia, esto justifica que se desarrollen este tipo de estudios.
2.4 Planteamiento de la Hipótesis 2.4.1 Hipótesis General
El estudio mineralógico y el pretratamiento gravimétrico y por flotación permitirá recuperar en forma óptima el oro diseminado en las piritas auríferas en la Planta Concentradora de Lambraspampa - Apurímac.
12 2.4.2 Hipótesis Específicas
a) Los principales minerales auríferos en la Planta Concentradora de Lambraspampa – Apurímac, son el oro natural y electrum, alojados en una matriz de pirita y arsenopirita y en algunas gangas, adicionalmente existen otros minerales sulfurados.
b) Una recuperación adecuada de los minerales auríferos en la Planta Concentradora de Lambraspampa – Apurímac, es lograda, cuando se combinan los métodos gravimétricos y por flotación.
2.5 Variables
2.5.1 Variables Independientes
Caracterización mineralógica
Densidad de pulpa
Tamaño de partícula
Tipo de colector
Tipo de modificadores
Tipo de espumantes
Secuencia de pretratamiento
2.5.2 Variables Dependientes
Grado de oro en concentrado
Recuperación de oro en concentrado
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CAPITULO III MARCO TEÓRICO
El marco teórico usado en este trabajo es utilizado para fundamentar el problema de la investigación y proponer una solución teórica a las hipótesis planteadas en esta tesis.
3.1 Bases teóricas
Cianuración de minerales refractarios
El cianuro sigue siendo el ligando universal para la extracción de oro. Presenta varias ventajas (bajo costo, gran efectividad para la disolución del oro y selectividad para el oro sobre otros metales) sobre otros ligandos (haluros, tiosulfato, tiourea y tiocianato) capaces de extraer oro. El uso del cianuro en el sistema de lixiviación se denomina "cianuración" (Habashi, 1970; Marsden y House, 2006). A pesar del éxito de la cianuración, su aplicabilidad está limitada por cierta mineralización de oro. Estos tipos de mineralización de oro se denominan "minerales de oro refractarios" (Turney et al., 1989). El agotamiento de los minerales susceptibles alerta a los investigadores para descifrar el
14 polilema asociado con el tratamiento de los minerales refractarios. El grado de refractariedad se ha clasificado en función de la proporción de oro recuperado (Ver siguiente tabla). La cianuración solo puede ser útil si por ella, el oro presente se recupera económicamente con alta eficiencia. A continuación, revisamos las causas, los desafíos, las preocupaciones y el enfoque hacia la cianuración de mineral de oro refractario, considerando las perspectivas conceptuales e históricas. La revisión mostrará evidencia de variación en las características del mineral con procesamiento continuo de oro, profundidad y posibles características del mineral en un futuro cercano. También discutirá descubrimientos anteriores y recientes sobre la cianuración de minerales complejos para ayudar a predecir la dirección de futuras investigaciones en la extracción de oro.
Tabla 1. Clasificación de los minerales refractarios de oro, basados en su grado de refractariedad
Clasificación Recuperación de oro
Molienda libre Más del 95%
Refractariedad media 80 – 95%
Moderadamente refractario 50 – 80%
Altamente refractario Menos del 50%
15 Causas de la refractariedad del oro
La refractariedad del mineral de oro varía con la mineralización de oro. Estas asociaciones minerales se producen durante la lixiviación geológica concomitante, la concentración y la deposición de minerales de oro en la corteza terrestre (McKibben, 2005). Las causas de los minerales de oro refractarios también se pueden clasificar según la asociación mineral de las gangas (Turney et al., 1989; Afenya, 1991):
Oro bloqueado físicamente;
Oro bloqueado químicamente;
minerales reactivos de las gangas;
Adsorción de oro; y
Pasivación de oro.
Algunos depósitos complejos de mineral de oro exhiben una combinación de los efectos anteriores haciéndolos más complejos para la extracción de oro.
Oro bloqueado físicamente
El oro en esta clasificación existe en el estado libre, ocluido y/o diseminado, dentro del cianuro insoluble minerales de ganga (silicatos, sulfuros y óxidos) (ver siguiente figura) (Bache, 1987; Spry y Thieben, 2000).
16 Figura 3. Diagrama esquemático de oro físicamente bloqueado en pirita, cuarzo y/u
óxido de hierro.
Formación de oro bloqueado físicamente
El oro puede estar físicamente bloqueado por silicatos, óxidos y sulfuros. Su formación es principalmente por procesos naturales de disolución, concentración y precipitación. La evidencia de estos procesos naturales se ha estudiado ampliamente (Boyle, 1979; Mann, 1984; Michel, 1987; Colin et al., 1989; Vlassopoulos y Wood, 1990; Benedetti y Boulëgue, 1991; Greffié et al., 1996; Bowell et al., 1999; Mohammadnejad et al., 2013). Mohammadnejad y col.
(2013) propusieron que el oro disuelto se reduzca y se deposite en la superficie de los minerales de silicato. También se sabe que los sulfuros reducen el oro disuelto (Marsden y House, 2006). Las actividades hidrotermales después de la deposición conducen al bloqueo físico del oro. Bowell y col. (1999) asociaron el crecimiento de oro - sílice al transporte coloidal de Au en soluciones hidrotermales. Investigaciones anteriores de Saunders (1990) mostraron que la coagulación de sílice coloidal conduce a la captura de coloides de oro. Frondel
17 (1938) estudió intensamente la estabilidad de la sílice coloidal. El oro en estos minerales ocurre principalmente como granos submicroscópicos a grandes (Bowell et al., 1999; Coetzee et al., 2011). Se han realizado diversas investigaciones sobre este tipo de mineral refractario (Deep West Orebody, Jokisivu Ore, Getchell Ore, etc.) (Bowell et al., 1999; Hausen, 2000; Liipo, 2003).
La investigación realizada por Liipo (2003) mostró que el 50% del oro en los alimentos y productos piloto de Jokisivu estaba encerrado principalmente en silicatos que informaban en los relaves después de la cianuración. Se informó que el oro en el depósito tipo Carlin era inclusiones de oro nativo ultramicrómetro, no como sustitución isomorfa (Mao, 1991).
En el sistema laterítico, el oro está asociado a varias formas de óxidos (Enzweiler y Joekes, 1991; Greffié et al., 1996). El contacto hecho por el oro con el óxido especialmente, el óxido de hierro se ha explicado por las reacciones de oxidación - reducción entre Fe2+/Fe3+ y Au3+/AuO que forman oro metálico. Este modelo explica el entrecruzamiento de oro y óxido de hierro (Mann, 1984;
Greffié et al., 1996) .Greffié et al. (1996) Concluyeron que, en el sistema natural, donde pueden tener lugar procesos redox, el oro será transportado como Auo coloidal adsorbido o atrapado en óxidos de hierro.
Oro bloqueado químicamente
El oro en este tipo se concentra químicamente por su huésped. Por lo general, el oro está unido por celosía a sulfuros y telururos que contienen oro (Cook y Chryssoulis, 1990; Cook et al., 2009). Las técnicas espectrográficas han demostrado que el oro, en algunos depósitos (depósito de Sandaowanzi,
18 provincia de Tissa-Sarkhoi, depósito de Golden Sunlight, área de Kassiteres- Sappes, depósito de oro del Emperador, etc.), se combina químicamente dentro de minerales de sulfuro y telururo en lugar de como inclusiones discretas de metales (Cook y Chryssoulis, 1990; Spry et al., 1997; Mao, 1991; Spry y Thieben, 2000; Pals et al., 2003; Voudouris et al., 2006; Zoheir y Akawy, 2010;
González-anaya et al., 2011; Adams, 2013; Liu et al., 2013). El depósito de telururo de oro recién descubierto más grande del mundo (depósito Sandaowanzi del Cretácico temprano, noreste de China) contiene> 95% de oro.
El grado de oro más alto registrado fue de 20,000 g/t (Liu et al., 2011; Liu et al., 2013)
Formación de oro químicamente bloqueado
La investigación electrónica y estructural de Chen et al. (2014) revelaron que el oro probablemente existiría en la pirita al incorporarse a los sitios de la red intersticial y al sustituir los átomos de S (ver siguiente figura). Sus cálculos mostraron que el oro estaba presente como Au1+ en la pirita. La concurrencia de telurio con metales nobles como el oro y la plata se atribuyó a la naturaleza semimetálica del telurio (Zhang et al., 2010). Investigaciones importantes mostraron que esta mineralización se produce como resultado de la alteración hidrotermal de granitos, dioritas y rocas efusivas a una temperatura en el rango de 70 a 280°C. A medida que la temperatura disminuye, la actividad del telurio en el fluido hidrotermal aumenta, por lo tanto, su formación en depósitos epitermales. La mayoría de las asociaciones de telururos se encuentran en depósitos de pórfido de oro donde la ocurrencia de mineralización de oro está
19 en el cinturón volcanoplutónico. La formación de telururo de oro y las relaciones de fase (entre telururos, sulfuros y óxidos) se han estudiado ampliamente (Afifi et al., 1988; Bortnikov et al., 1988; Damdinov et al., 2007; Taylor, 2009; Liu et al., 2011; Liu et al., 2013). Otra figura muestra los cuatro posibles mecanismos de formación (un átomo de Au que sustituye al átomo de Fe; un átomo de Au que sustituye a un átomo de S; dos átomos de Au que sustituyen a un dímero S2; y la incorporación de Au en un sitio de red intersticial) de oro en una supercélula de pirita 2 × 2 × 2 (Fe32S64) investigada por Chen et al. (2014). En la mayoría de los casos, el telururo coexiste con sulfuros como la pirita, la esfalerita, la galena y la calcopirita (última figura).
Figura 4. Mecánicos de formación de telururos
Celda unitaria de FeS2 bulk (a) y supercélula 2×2×2 (b), y diagramas esquemáticos de Au en cristal de pirita. Un Au sustituyendo por un Fe (Fe31S64Au) (c), un Au sustituyendo por un S (Fe32S63Au) (d), dos Au sustituyendo por un dímero S2
(Fe32S62Au2) (e) y Au en el sitio de red intersticial (Fe32S64Au) (f Fuente: Chen et al.
(2014)
20 Figura 5. Mineralogía de mineral de telururo de oro Sandoawanzi
(a) Petzita, silvanita y calcopirita coexistentes en vetas de cuarzo en luz paralela reflejada; (b) Gemelos en un grano de calaverita en veta de cuarzo (luz polarizada reflejada); (c-f) Imágenes SEM de electrones dispersos hacia atrás. (c) Petzita y silvanita en asociación con calcopirita. (d) Sulctita-hessita simplectita. (e) Krennierita, altaita y calcopiritas coexistentes en una vena de cuarzo con pirita.
(f) Asociación Coloradoita-petcita. Fuente: Liu et al. (2013)
21 Minerales reactivos de gangas
La recuperación de oro en el proceso de cianuración suele ir acompañada de la lixiviación de otras especies (sulfuros y sulfuros de arseniuros, principalmente los de cobre, plata, antimonio y arsénico). Estas reacciones secundarias agotan el cianuro libre y el oxígeno requerido para la extracción de oro. La investigación ha demostrado que la cantidad estequiométrica de cianuro libre necesaria para la mayoría de los procesos de recuperación de oro es <1% del total consumido (Petre et al., 2008). Estos componentes que consumen cianuro y oxígeno se conocen como "cianicidas" (por ejemplo, S, Cu, Zn, Fe, Ni, etc.). Desvían el lixiviante hacia la formación de complejos no valiosos (Bache, 1987; Fraser et al., 1991; Linge, 1995; Hausen, 2000; Liipo, 2003; Amankwah et al., 2005;
Nanthakumar et al., 2007; Petre et al., 2008; Adams, 2013).
Adsorción de oro
Durante la lixiviación, el oro disuelto a veces se adsorbe del licor de lixiviación, lo que hace que no estén disponibles para la concentración por carbón activado.
El oro, adsorbido por estos componentes minerales, se informa en los relaves.
Los componentes de mineral capaces de adsorber oro son materiales carbonosos y otros minerales de gangas activos en la superficie (por ejemplo, arcilla, silicatos, etc.). Cuando el aurocianuro (Au (CN) 2-) es adsorbido por el material carbonoso presente en el mineral, se denomina "Preg-robbing" (Dunne et al., 2012). Cowes detectó este comportamiento ya en 1911 (Menne, 2003;
Miller et al., 2005). La materia carbonosa puede ocurrir en todo el cuerpo mineral o en vainas o venas distintas dentro de un depósito. La capacidad de robo Preg
22 varía ampliamente entre minerales carbonosos. Los minerales de impregnación leve pueden tener capacidad de adsorber <1 g Au / t de mineral, mientras que los minerales de impregnación extrema pueden tener capacidad de adsorber>
500 g de Au / t de mineral (Dunne et al., 2012). Miller et al. (2005) Revisaron exhaustivamente los minerales de oro preg-robing. El proceso de adsorción de material carbonoso no debe confundirse con la encapsulación del oro. Los ejemplos más conocidos de minerales carbonosos son la tendencia Carlin (Nevada, EE. UU.), La tendencia Ashanti (Ghana), Witwatersrand (Sudáfrica), Muruntau (Uzbekistán occidental), Kumtor (Kirguistán) y Macraes (Nueva Zelanda) (Menne, 2003); Miller et al., 2005). Stenebraten y col. (2000) mostraron que la presencia de materia carbonosa en el mineral puede no necesariamente resultar en una pobre recuperación de oro. Además del material carbonoso, los minerales (minerales de sulfuro de cobre, arcilla y silicatos) pueden adsorber oro disuelto durante la cianuración (Bowell et al., 1999; Marsden y House, 2006;
Miller et al., 2005; Mohammadnejad et al., 2014; Saunders, 1990).
Formación de mineral de oro preg-robbing
Se cree que la asociación del oro con la materia carbonosa se debe a la redistribución biológica. Sin embargo, existen teorías convincentes relacionadas con el origen de la materia carbonosa del metano en condiciones severas de presión y temperatura (Menne, 2003). El material carbonoso proviene de la transformación metamórfica en estado sólido (grafitización) del material orgánico originalmente en contacto con la roca. La grafitización depende de la temperatura, la presión y el tipo de precursor de carbono (Miller et al., 2005). La
23 materia carbonosa son componentes habituales de las rocas meta- sedimentarias que a menudo se difunden dentro de la matriz mineral. La investigación muestra que el carbono existe en diferentes formas en el mineral, que muestran diferentes afinidades por el complejo de oro y cianuro (Stenebraten et al., 2000). La capacidad de adsorción exhibida por los minerales de sulfuro de cobre, arcilla y silicatos durante la disolución del oro depende de su área superficial y características tales como la activación de la superficie mineral (Miller et al., 2005; Mohammadnejad et al., 2014).
Pasivación de oro durante la lixiviación
Durante la lixiviación, algunas especies iónicas forman capas de adsorción intermedias estables y capas de óxido en la superficie del mineral de oro (Marsden y House, 2006). Por lo general, para las reacciones en las que se produce pasivación con oro, se registran tasas de reacción muy bajas. Los minerales como la calcocita, la pirrotita, el telururo de oro, la calcopirita, la pirita y la estibina forman especies de pasivación de la superficie mineral de oro que retardan la disolución del oro durante la lixiviación. El crecimiento de la especie pasivante produce el bloqueo físico del mineral de oro para el procesamiento.
Estos precipitados están sujetos a condiciones hidrometalúrgicas favorables (Climo et al., 2000; Zhang et al., 2009; Kyle et al., 2012). Por principio, la pasivación aumenta con el pH hasta un punto de alcalinidad muy alta desde el cual la pasivación se reduce con un mayor aumento del pH (Bagotsky, 2005).
24 Efecto del mineral de oro refractario en la cianuración
Procesamiento de oro bloqueado físicamente
Dado que la mineralización de oro de este tipo no se produce por reacciones químicas, los procesos físicos pueden hacerlos susceptibles de cianuración.
Varias investigaciones han demostrado que el oro bloqueado físicamente es susceptible después de la molienda ultrafina de minerales de oro (<11 μm) (ver siguiente figura) (Ellis, 2003). Aunque la operación es costosa, Ellis (2003) demostró que era más económico para algunos procesos de oxidación (Frondel, 1938; Saunders, 1990; Bowell et al., 1999). No todos los minerales de oro refractarios bloqueados físicamente dan una gran mejora de recuperación después de la molienda fina. El oro bloqueado en arsenopirita, por ejemplo, no logra la misma recuperación de oro que el oro diseminado en pirita debido al menor tamaño de partícula de oro del oro bloqueado (Ellis, 2003). La figura muestra el efecto de la molienda ultrafina en la recuperación de oro. El oro en el mineral de la mina de oro consolidada de Kalgoolie (KCGM) no está bloqueado en arsenopirita.
25 Figura 6. Recuperación de oro de minerales de arsenopirita y pirita
Fuente: Ellis (2003)
Procesamiento de oro bloqueado químicamente
Los minerales de oro-telururo se disuelven más lentamente en soluciones de cianuro en comparación con el oro puro, lo que resulta en una extracción de oro menos eficiente (Climo et al., 2000; Henley et al., 2001). La velocidad de disolución lenta en la solución de cianuro alcalino se ha atribuido a la formación de una película pasivante de H2TeO3 que protege la superficie mineral de la oxidación adicional (Ec. 1). A pH más alto (> 12), H2TeO3 se disuelve en TeO32-
(Ec. 2) (Climo et al., 2000; Zhang et al., 2009; Kyle et al., 2012).
26 AuTe2(s) + 2CN- + 8OH- ↔ Au(CN)2 + H2TeO3(s) + 2H2O + 9e- (1)
H2TeO3(s) + 2OH- ↔ TeO32- + 2H2O (2)
La velocidad de lixiviación de la calaverita durante la cianuración aumenta con el aumento del pH, pero el aumento del pH está limitado por el uso de cal como modificador del pH debido a su límite de solubilidad (Kyle et al., 2012). Sin embargo, la mayoría de los sistemas de lixiviación funcionan entre pH 10 y 11.
Como se muestra en la siguiente figura, la alta alcalinidad (pH en el rango de 11 a 13) disminuye la velocidad de disolución (Habashi, 1970; Marsden y House, 2006).
Figura 7. Efecto del pH sobre la cinética de disolución de oro y plata en KCN Fuente: Habashi (1970).
27 Procesamiento de oro asociado con los minerales reactivos de las gangas Con mayor frecuencia, el oro se libera del mineral, pero una influencia percibida de los minerales reactivos de las gangas en el procesamiento del oro es un consumo competitivo de O2 y CN-. Se ha postulado, por ejemplo, que la pirrotita se disuelve en una solución de cianuro alcalino oxigenado por oxidación para formar especies de azufre disueltas como SO42-, SCN- y Fe(CN)64-, que consumen O2, CN- y alcalinidad. El mecanismo más probable de interferencia de pirrotita en las plantas de procesamiento de oro implica la precipitación de oro disuelto en pirrotita impulsada por la oxidación de hidróxido ferroso superficial a hidróxido férrico (Dunn et al., 1995; Linge, 1995; Petre et al., 2008;
Azizi et al., 2011).
Procesamiento de oro asociado con minerales adsorbentes
Más recientemente, se ha llevado a cabo una amplia investigación sobre el uso de tiosulfato como un reemplazo para el cianuro en el tratamiento de minerales de pre-robbing con complejo de tiosulfato de oro que no se adsorbe fácilmente en el carbón activo (Dunne et al., 2012). Tan y col. (2005) mostraron que la molienda de materiales carbonosos con el mineral es más perjudicial que la molienda del mineral sin materia carbonosa.
También mostraron que el recubrimiento de grafito es menor que el de los sulfuros cuando se muele junto con el mineral, pero el efecto perjudicial del grafito es mayor que el de los sulfuros. Para minerales de pre-robbing medios, los circuitos CIL pueden ser una opción de procesamiento efectiva. Agregar
28 agente de blindaje, como el kerosene para ensuciar el material carbonoso puede reducir la capacidad de robbing por de impregnación, sin embargo, se debe tener cuidado para garantizar que se mantenga la actividad del carbón activado (Miller et al., 2005; Dunne et al., 2012) . Para otros minerales adsorbentes, la desactivación de la superficie y la molienda de control pueden reducir su capacidad de adsorción de oro (Miller et al., 2005).
Procesamiento de minerales con minerales pasivantes
Se ha demostrado que la interacción galvánica durante la lixiviación mejora la recuperación de oro en algunos minerales refractarios (piritas). Sin embargo, la presencia de minerales como esfalerita, calcocita, estibina y calcopirita en el sistema de lixiviación causa una recuperación de oro permanentemente pobre en presencia y ausencia de interacciones galvánicas (Azizi et al., 2011). El efecto de la esfalerita se atribuyó a la obstrucción de la superficie por la película pasivante (productos intermedios, HS- y/o Sx2) formada durante la disolución de la esfalerita. La calcocita agotó el cianuro libre en la formación de cianuro de cobre e hidrosulfuro. La calcopirita, como la calcocita, consume cianuro libre.
Se cree que el hidrosulfuro de esta reacción forma una película pasivante alrededor del oro. La estibina forma una película pasivante de óxido de antimonio que conduce a una pobre disolución del oro (Deschenes et al., 2000;
Azizi et al., 2011). Los estudios cinéticos de Petre et al. (2008) sostuvieron que las especies de azufre afectan directamente la reacción de lixiviación del oro.
Observaron que los iones de sulfuro lixiviados pasivan la superficie de oro formando una capa pasiva de Au2S. La investigación muestra que la presencia
29 de minerales de plomo (óxido de plomo, sulfuro de plomo y sulfito de plomo) en el mineral mejora la disolución del oro. Se ha investigado el efecto aportado por el plomo durante la cianuración (Deschenes et al., 2000; Azizi et al., 2011).
Cambios en las características del mineral con las actividades mineras Diversas investigaciones muestran variaciones de las características y composición del mineral con la profundidad de extracción (Bache, 1987; Mason y Nanna, 1988; McKibben, 2005). Durante el diseño de la planta de proceso, la inclusión de una tecnología de procesamiento particular (por ejemplo, trituración, molienda, flotación, oxidación, etc.) se define por el grado de oro y las características del mineral. Los cambios en las características del mineral conducen al cierre y reapertura de varias minas con diferentes rutas de procesamiento. Las minas existentes necesitan introducir nuevas técnicas, modificar operaciones y procesos de la unidad para registrar altas recuperaciones de oro en casos de variación mineralógica del mineral. Las hojas de flujo de varias minas (mina Getchell, Newmont Gold Company, etc.) se han modificado debido al mineral. complejidad en comparación con la tecnología disponible (Mason y Nanna, 1988; Kontopoulos y Stefanakis, 1989;
Seymour y Ramadorai, 1989; Taylor, 2009).
Concentración gravimétrica de minerales auríferos
En su definición más simple, la concentración por gravedad es una clase de métodos que aprovechan las diferencias de densidad entre las partículas minerales. Como resultado, las partículas cuyas densidades son diferentes
30 entre sí tienen su propio movimiento relativo contra las fuerzas de la gravedad, dependiendo de factores como la viscosidad del entorno, la resistencia al movimiento en un entorno viscoso, la densidad, el peso, el tamaño de las partículas, y forma o una combinación relevante de ellos. Aunque el interés en la concentración de la gravedad se remonta a la Odisea de Homero según Wills, continuó el cultivo de métodos y tecnologías modernos para la necesidad de una mejor recuperación y producción.
Después de décadas de investigación y desarrollo, varios equipos y aplicaciones de concentración por gravedad han sido revisados con éxito.
Algunos de los ejemplos más populares y aplicaciones exitosas son los que tienen plantillas o plantillas centrífugas (minerales con sulfuro que contienen oro, estaño, arenas minerales, cromita, hierro, carbón, etc., concentradores de gravedad centrífugos como Knelson y Halcón (oro, cobre, platino, mineral de cromita, carbón, etc., separadores de lecho tambaleante (carbón, cromita, manganeso, etc., separadores secos FGX, separadores de mesa de aire (carbón), separadores medios densos como ciclón medio denso (carbón y minerales), concentradores espirales (cromita, arena, carbón, hierro, etc.), mesas de agitación (cromita, oro, minerales de tierras raras) y separadores de gravedad múltiple (cromita, carbón, grafito, minerales de tierras raras). Entre los métodos y equipos mencionados anteriormente, las mesas de agitación son uno de los aparatos más antiguos pero más efectivos que permiten procesar una amplia gama de minerales y carbón que tienen varios rangos de tamaño de partículas desde 15 mm hasta 10–15 µm. La capacidad de una mesa de
31 agitación oscila entre 0.5 toneladas por hora y aprox. 1.5–2 toneladas por hora dependiendo del tamaño de partícula procesado. Por lo tanto, generalmente es un estándar en la industria instalar decenas de mesas de agitación en serie o en paralelo para procesar toneladas excesivas, especialmente en el procesamiento de cromita. Por lo tanto, surgen nuevos problemas debido al espacio requerido para la instalación, las dificultades de control del equipo acompañadas por el aumento del número de instalaciones y la necesidad de más diagramas de flujo automatizados.
Además del amplio rango de uso, facilidad y efectividad de la concentración por gravedad sin la necesidad de ninguna intervención química, las bajas capacidades del equipo y la creciente demanda de una mejor producción siempre lo convirtieron en el último recurso a considerar cuando todos los demás métodos fallan. Por lo tanto, la búsqueda de métodos mejorados de concentración de gravedad está en progreso, ya sea investigando las mejores versiones de las configuraciones actuales o intentando inventar perspectivas totalmente nuevas basadas en diferencias de gravedad para lograr posibles alteraciones en el% de grado y la recuperación de productos finales
Mesas Vibratorias
Las mesas vibratorias o de sacudidas, también conocidas como mesas húmedas, consisten en una cubierta ondulada sobre algún tipo de soporte. Un motor, generalmente montado a un lado, impulsa un brazo pequeño que sacude la mesa a lo largo de su longitud (Ver Figura). Los rifles generalmente no tienen más de una pulgada de alto y cubren más de la mitad de la superficie de la
32 mesa. Hay diseños variados de rifles disponibles para aplicaciones específicas.
Las mesas de agitación son muy eficientes para recuperar minerales pesados desde menos de 100 micras (malla 150) hasta 5 micras de tamaño.
Figura 8. Mesa Vibratoria para concentración gravimétrica
Los tamaños de cubierta varían de 18 por 40 pulgadas para modelos de pruebas de laboratorio a 7 por 15 pies. Estas mesas grandes pueden procesar hasta 175 toneladas en 24 horas. Los dos tipos de mazos básicos son rectangulares y diagonales. Las cubiertas rectangulares son más o menos de forma rectangular con rifles paralelos a la dimensión larga. Las cubiertas diagonales son rectángulos irregulares con rifles en ángulo (casi diagonal). En ambos tipos, el movimiento de agitación es paralelo al patrón de riffle. Las cubiertas diagonales generalmente tienen una mayor capacidad, producen concentrados más limpios y recuperan partículas de tamaño más fino. Las cubiertas generalmente están construidas de madera y forradas con linóleo, caucho o plástico. Estos materiales tienen un alto coeficiente de fricción, lo que ayuda a la recuperación
33 de minerales. Las cubiertas caras y resistentes están hechas de fibra de vidrio.
Los rifles en estas cubiertas se forman como parte del molde.
En funcionamiento, una suspensión que consiste en aproximadamente 25% de sólidos en peso se alimenta con agua de lavado a lo largo de la parte superior de la mesa. La mesa se sacude longitudinalmente, utilizando un movimiento lento hacia adelante y un golpe de retorno rápido que hace que las partículas se "arrastren" a lo largo de la plataforma paralela a la dirección del movimiento.
El agua de lavado se alimenta en la parte superior de la mesa en ángulo recto a la dirección del movimiento de la mesa. Estas fuerzas se combinan para mover partículas en diagonal a través de la plataforma desde el extremo de alimentación y se separan en la mesa de acuerdo con el tamaño y la densidad (Ver figura).
Figura 9. Separación mineralizada idealizada en una mesa vibratoria
En la práctica, las partículas minerales se estratifican en los bolsillos protegidos detrás de los rifles. Las partículas más finas y pesadas son forzadas hacia el fondo y las partículas más gruesas y livianas permanecen en la parte superior
34 (ver siguiente figura). Estas capas de partículas se mueven a través de los rifles por la acción de apiñamiento de la nueva alimentación y la película que fluye del agua de lavado. Los rifles son cónicos y se acortan hacia el extremo del concentrado. Debido al estrechamiento de los rifles, las partículas de tamaño progresivamente más fino y de mayor densidad se ponen continuamente en contacto con la película de agua que fluye que cubre los rifles, a medida que el material más liviano se elimina. La concentración final se lleva a cabo en el área no ondulada al final de la plataforma, donde la capa de material en esta etapa generalmente tiene solo unas pocas partículas de profundidad.
Figura 10. Estratificación de minerales a lo largo de los riffles de una mesa vibratoria
35 El proceso de separación se ve afectado por una serie de factores. El tamaño de partícula es especialmente importante. Generalmente, a medida que aumenta el rango de tamaños en la alimentación, disminuye la eficiencia de la separación. Un alimento bien clasificado es esencial para una recuperación eficiente. La separación también se ve afectada por la longitud y la frecuencia del golpe de la unidad de cubierta, generalmente establecido en V, a 1 pulgada o más con una frecuencia de 240 a 325 golpes por minuto. Una alimentación fina requiere una velocidad más alta y una carrera más corta que una alimentación gruesa.
La mesa de sacudidas se inclina en dos direcciones, a través de los rifles desde la alimentación hasta el extremo de descarga de los relaves y a lo largo de la línea de movimiento paralela a los rifles desde el extremo de alimentación hasta el extremo del concentrado. Este último mejora en gran medida la separación debido a la capacidad de las partículas pesadas de "escalar" una pendiente moderada en respuesta al movimiento de sacudida de la plataforma. La diferencia de elevación paralela a los rifles nunca debe ser menor que el cono de los rifles; de lo contrario, el agua de lavado tiende a fluir a lo largo de los rifles en lugar de atravesarlos.
Una modificación de la mesa de agitación convencional diseñada para tratar material de menos de 200 mallas (75 micras) es la mesa de limos. Una mesa típica de limos tiene una serie de planos o rifles ampliamente espaciados en
36 una cubierta cubierta de linóleo. Holman y Deister producen tablas de limo ampliamente utilizadas.
Flotación de oro y minerales con contenido de oro
La aplicación de la flotación a una escala razonable dentro de la industria de la minería de oro comenzó a principios de la década de 1930 después de la introducción de colectores de flotación solubles en agua (específicamente colectores de xantatos y ditiofosfatos) que permitieron la flotación diferencial de minerales de sulfuro, seguido de la instalación de plantas de flotación de pirita.
en numerosas minas de oro en Sudáfrica. Posteriormente, los depósitos de oro refractario de tamaño mediano en Australasia, África y las Américas se concentraron por flotación, con un tratamiento adicional de los concentrados por lixiviación bacteriana y por presión. Muchas plantas de flotación de cobre en todo el mundo, y particularmente las de América, tienen suficiente oro en el mineral para garantizar que se preste especial atención para maximizar la recuperación de oro en el concentrado de cobre. Ha habido un aumento significativo en la disponibilidad de colectores de flotación selectiva para el oro, y estos ahora se usan ampliamente en muchas plantas grandes y nuevas de flotación de cobre en todo el mundo. La literatura cubre la gama de colectores, espumadores, activadores y depresores disponibles para la flotación de minerales de oro. Se discute la influencia de la mineralogía del mineral y las condiciones de operación en la respuesta de flotación de oro. Se describen los circuitos de flotación en los concentradores comerciales de oro, junto con la
37 práctica moderna de la planta para varios tipos de minerales, incluidos el oro refractario, arsenopirita, pirrotita, pirita, teluro y minerales de cobre y oro.
La flotación es una técnica en la que las partículas de un solo mineral o grupo de minerales se adhieren, mediante la adición de reactivos, preferentemente a las burbujas de aire (U.S.EPA, Office of Water 1982). Esta técnica se usa principalmente en minerales de metales básicos que se diseminan finamente y generalmente contienen pequeñas cantidades de oro en asociación con los metales básicos. El oro se recupera como un subproducto de la recuperación del metal base.
El mineral se muele y clasifica por tamaño en preparación para la flotación. El mineral se mezcla con reactivos químicos de cuatro grupos principales:
recolectores (promotores), espumantes, activadores y depresores. En una operación típica, la suspensión de mineral y los reactivos se mezclan en una celda condicional para que los reactivos cubran el mineral objetivo. La suspensión condicional se bombea a una celda de flotación y se inyecta aire.
Las burbujas de aire se adhieren a los reactivos y llevan el mineral objetivo a la superficie, lejos de la ganga restante, para su recolección. En la técnica de flotación, el mineral objetivo no es necesariamente el metal precioso u otro valor.
Dependiendo de la gravedad específica y los reactivos utilizados, los valores pueden recuperarse desde la parte superior o inferior de la celda de flotación.
38 3.2 Análisis del Proceso Propuesto
Es bien sabido que el oro es un metal precioso y se ha utilizado como dinero, depósito de valor y joyas durante muchos siglos. La abundancia de oro en la corteza terrestre es de solo tres partes por mil millones. Con el rápido agotamiento de los depósitos de oro fáciles de tratar y para garantizar la sostenibilidad de los recursos, se ha prestado más atención a la investigación sobre la tecnología de recuperación y utilización de los depósitos de oro refractarios.
El mineral de oro debe tratarse previamente antes de la fundición debido al bajo grado de oro en el mineral. El proceso de pretratamiento del oro incluye principalmente separación por gravedad, flotación, oxidación microbiana, etc. El oro se encuentra generalmente en su forma nativa o en hospedadores en sulfuros (especialmente pirita, arsenopirita y calcopirita), silicato, carbonato y minerales de óxido. La plata generalmente se asocia con el oro y generalmente se recicla con oro.
El mejor proceso de pretratamiento está determinado en última instancia por el proceso de formación geológica y la mineralogía del depósito de oro. En general, el oro nativo liberado se recupera mediante separación por gravedad de bajo costo, especialmente para el oro grueso. El equipo común de separación por gravedad incluye mesa de sacudidas, tolva espiral y concentrador tipo jig. La efectividad del equipo de separación por gravedad está estrechamente relacionada con las caracterizaciones de tamaño y forma de las
39 partículas de oro. Cuanto más fino es el tamaño de grano de las partículas de oro, más difíciles son de recuperar. En los minerales de oro sulfurosos refractarios, el oro está altamente diseminado y encerrado en minerales de sulfuro, como la pirita y la arsenopirita, en forma de micro o submicropartículas, y a menudo se recupera con estos minerales de sulfuro por flotación. Los colectores de tiol, como los xantatos y los ditiofosfatos, son los reactivos de flotación más utilizados en la industria minera del oro, lo que aumenta la diferencia de hidrofobicidad entre el sulfuro y las gangas. El sulfato de cobre y el ácido sulfúrico pueden activar la pirita y la arsenopirita y mejorar su flotabilidad para mejorar la recuperación del depósito de oro. La pirita y el arsenopirita con contenido de oro representan una proporción considerable de minerales de sulfuro con contenido de oro refractario. El oro puede recuperarse mediante flotación bulk o procesos de flotación selectiva de acuerdo con la distribución de oro en pirita y arsenopirita. La flotación selectiva de arsenopirita a partir de pirita se puede realizar agregando un depresor de mezcla de magnesio y amonio. Como todos sabemos, el arsénico es una sustancia altamente tóxica que causa un gran daño al cuerpo humano y al medio ambiente. Si la pirita con contenido de arsénico entra en el proceso de fundición de oro, el arsénico se enriquece y la dirección del flujo es difícil de controlar, lo que hace que sea más difícil de manejar. Si la relación asociada entre el oro y la arsenopirita no es estrecha y no afecta la tasa de recuperación de oro, el mejor método para eliminar el arsénico es descargarlo en los relaves a través de un proceso de flotación selectiva para garantizar que el arsénico sea relativamente estable y en un estado más bajo. La lixiviación con cianuro es un
