La metalurgia de la lixiviación del oro con cianuro

La lixiviación del oro con una solución de cianuro sigue siendo el proceso hidrometalúrgico más utilizado para la extracción de oro de minerales y concentrados. A pesar de las dificultades y los peligros de trabajar con cianuro, ningún otro proceso ha demostrado ser una alternativa económicamente viable.

Un artículo publicado por L. Elsner en 1846 identificó por primera vez correctamente la reacción química que constituye la base de todos los procesos de lixiviación del oro con cianuro:

4 Au + 8 NaCN + O2 + 2 H2O → 4 Na[Au(CN)2] + 4 NaOH

La ecuación es bien conocida, pero la aplicación exitosa de esta reacción en una operación de minería de oro rara vez es sencilla.

En una aplicación típica, una lechada del mineral molido se mezcla con cianuro en presencia de carbón activado. El carbón tiene una afinidad muy alta por el complejo de aurocianuro y adsorbe el oro de la solución, lo que da lugar a cargas muy altas en el carbón (típicamente 1000-4000 g/t). Al final de la lixiviación, el carbón cargado se retira del lodo y el oro adsorbido se extrae a alta temperatura y presión con soluciones de hidróxido de sodio y cianuro para formar una solución electrolítica de alto valor. Los lingotes de oro se recuperan entonces del electrolito mediante electrodeposición.

Todo esto es sencillo.  Sin embargo, hay un gran número de factores críticos que determinan el éxito (o no) de la lixiviación del oro en una planta de procesamiento de minerales. A continuación se resumen algunas de las variables clave que se suelen tener en cuenta en el diseño de estos procesos de lixiviación con cianuro:

Unidades de oro: ¿Hay suficiente oro presente en el mineral para pagar los costes asociados a su recuperación? Dependiendo de todas las demás variables y de los costes asociados, algunos proyectos pueden ser viables con una ley de oro tan baja como 0,5 g de Au por tonelada de mineral, con tonelajes suficientes. Cuando la ley de oro es más baja, a menudo se recurre a la beneficiación (normalmente a la flotación) antes de la lixiviación para aumentar la ley de Au y reducir la cantidad de mineral que hay que lixiviar.

Naturaleza del oro: La superficie de una partícula de oro suele disolverse a una velocidad de alrededor de 0,2-0,5 µm de profundidad superficial por hora en una lixiviación con cianuro. Para las partículas de oro grandes y las pepitas, esto es demasiado lento para ser disuelto completamente en una planta de procesamiento típica. Para recuperar este oro existen métodos gravitacionales mucho más sencillos y menos costosos. La cianuración se utiliza para el oro que se distribuye finamente a través de una matriz mineral.

Liberación: La lixiviación con cianuro sólo será efectiva si el cianuro puede entrar en contacto con la partícula de oro. Para que esto ocurra, el mineral debe ser lo suficientemente poroso como para que el cianuro llegue al oro o, más habitualmente, el mineral se tritura y se muele hasta un tamaño en el que la superficie del oro queda expuesta, es decir, el oro se libera.

Mineralogía: La comprensión correcta de las características mineralógicas de la mena es el elemento clave para el éxito de la extracción de oro de su roca huésped. Los factores mineralógicos que pueden alterar sustancialmente el rendimiento de la lixiviación con cianuro son complejos y pueden incluir

Minerales de sulfuro: Algunos minerales de sulfuro (por ejemplo, la pirrotita) se oxidan durante la lixiviación y generan ácido. Esta reacción consumirá el oxígeno en la solución, y sin este oxígeno la reacción del Au y el Cianuro no puede proceder, independientemente de la liberación del oro. Será necesaria una aireación u oxigenación artificial para satisfacer las demandas de oxígeno del proceso. 

Además de los efectos retardadores en el proceso de lixiviación, el ácido generado también debe neutralizarse continuamente para evitar la formación de gas de cianuro de hidrógeno (HCN), lo que aumenta los costes de explotación del proceso. Normalmente, se añade cal para controlar y mantener el pH de los lodos, tanto para ayudar a la cinética de la reacción como para suprimir la formación de HCN.

Minerales refractarios/Oro en solución sólida: En algunos minerales, el Au puede quedar encerrado dentro de la matriz mineral de sulfuro de la mena (lo que se denomina solución sólida), y el coste de la energía necesaria para moler y liberar es simplemente demasiado alto para ser viable. 

Se trata de "minerales refractarios" y requieren un proceso químico, no simplemente físico, para liberar el oro de la roca circundante.  El Albion Process™, desarrollado en los laboratorios de Core en la década de 1990, es uno de esos procesos y se utiliza ahora en todo el mundo (véase un informe reciente sobre una planta de oro del Albion Process aquí).  Otros procesos para tratar minerales refractarios son la oxidación a presión (POx) y la lixiviación bacteriana (BIOX®).

Pregranulado: Cualquier material microscópico de carbón en el mineral competirá con el carbón activado para adsorber el Au fuera de la solución de cianuro, e impedirá la recuperación (lo que se llama preg-robbing). 

Otros minerales de tipo arcilla tendrán el mismo efecto. Cuando el mineral contiene material de pregolpe, el proceso suele utilizar mayores inventarios de carbón activado y ciclos de extracción y regeneración más frecuentes. El material de pregranulado puede ser desactivado antes de la lixiviación mediante la adición de queroseno o diésel o agentes cegadores similares.

Cianicidas: El cianuro es un compuesto agresivo, y reaccionará y será consumido por una serie de especies minerales distintas del oro - especies conocidas como cianicidas. Estas reacciones deben gestionarse cuidadosamente y, en la medida de lo posible, suprimirse para evitar que el consumo excesivo de cianuro haga que el proceso deje de ser rentable.

Cinética de lixiviación: El pH y la temperatura de la reacción pueden afectar a la cinética de la reacción de disolución del oro. Sin embargo, el pH y la temperatura también afectarán a la cinética de otras reacciones perjudiciales (como las mencionadas anteriormente), y la determinación de las condiciones correctas para la lixiviación puede afectar sustancialmente al rendimiento general.

Medio ambiente y seguridad: El uso de cianuro en la mayoría de los países está estrictamente controlado, para reducir el riesgo de daños medioambientales significativos o de muerte por un mal uso o una mala manipulación. Además de las restricciones de inventario y manipulación en las operaciones mineras, la química del proceso se controla a menudo utilizando hidróxido de calcio (cal) para mantener un pH óptimo y suprimir la formación de gas tóxico de cianuro de hidrógeno. 

Las soluciones de cianuro de desecho se tratan a veces para regenerar el cianuro para su reutilización (SART), o para descomponer el cianuro en componentes inocuos (véase nuestro estudio de caso aquí sobre un reciente proyecto de desintoxicación de cianuro en Core.

La química de la cianuración es bien conocida, pero para aplicarla con éxito a un recurso mineral es necesario considerar cuidadosamente todos estos factores.

Core tiene una amplia experiencia en las pruebas y la optimización de todos los aspectos de los procesos de lixiviación del oro. Nuestros metalúrgicos e ingenieros de proceso son capaces de trabajar con usted para diseñar y gestionar programas de pruebas para lograr los objetivos requeridos por su proyecto. 

Somos especialistas en el tratamiento de minerales refractarios y difíciles, y estamos orgullosos de conseguir la solución "difícil de encontrar". Póngase en contacto con nosotros hoy mismo para hablar de cómo podemos trabajar con usted para poner en marcha su proyecto.

Artículo traducido y adaptado de Core Resources