Las soluciones de oro y plata con alta pureza dependen de la optimización de las técnicas de carbón activado y cementación con cinc

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01 Febrero, 2017

La purificación de soluciones de oro y plata tiene como objetivo la recuperación de metales de alta pureza

Cada vez resulta más importante la optimización de los procesos de concentración y purificación de las soluciones de oro y plata, ya que su efectividad facilitará la obtención de metales preciosos de mayor pureza. Por ello, ganan importancia las investigaciones que se realizan al respecto sirven para optimizar resultados y plantear opciones a las sustancias peligrosas empleadas durante el proceso.

Para el especialista de la Cámara Minera del Perú, Patricio Navarro Donoso: “La concentración y purificación de las soluciones de oro y plata, tienen como objetivo el tratamiento de los concentrados provenientes de la etapa de cianuración, los cuales (normalmente) presentan un elevado nivel de impurezas y terminan produciendo cierto grado de contaminación. Para esto se pueden aplicar dos técnicas como: la precipitación con polvo de zinc o cementación y mediante la utilización de carbón activado. Una vez aplicado uno de estos procedimientos, quedan establecidas las condiciones para la implementación de un proceso de electroobtención, mediante el cual se terminará obteniendo un producto final de alta pureza en metales preciosos”.

La elección del procedimiento posterior a la cianuración depende de una sumatoria de factores, tanto técnicos como económicos. En el primer grupo se toman en consideración aspectos como el grado de concentración de oro en las soluciones a tratar y la concentración y tipos de impurezas existentes en la solución de cianuración. En cuanto a las variables económicas que influencian en la elección de una técnica u otra, tenemos: la ley del mineral y el tonelaje de las reservas del mismo.

Entrando de lleno en los métodos a emplear, el uso del carbón activado en la metalurgia extractiva del oro  ha aumentado fuertemente en las últimas décadas para su aplicación en  la concentración y purificación de soluciones provenientes de la cianuración. Esta sustancia se caracteriza por tener una superficie extremadamente elevada, lo que le permite adsorber los complejos cianurados de oro y plata. Industrialmente se emplea para trabajar con cargas que pueden ir desde los 20 o 50 kilos de oro adsorbido por cada tonelada de carbón utilizado.

En el mercado existe una oferta bastante amplia  de diferentes tipos y marcas de carbón activado. Para seleccionar el más adecuado, de acuerdo a la clase de operaciones que se realiza en la planta, se deben tener en cuenta las siguientes características. Una muy importante es la capacidad de carga, que está relacionada con la cantidad de masa de oro que se puede adsorber por gramo de carbón. Otro aspecto relevante es la velocidad de adsorción, esto está asociado al ahorro económico de la planta. Otras características importantes son  la resistencia mecánica y al desgaste, las características de reactivación y la distribución de tamaño de las partículas.

Sin embargo, así como presenta propiedades positivas para la recuperación de oro y plata, también tiene cualidades negativas, que tienen que ver con la gran superficie mencionada, la cual provoca que también  asimile otro tipo de iones disueltos diferentes a los deseados, por lo tanto se pierde selectividad y la solución tendrá presencia de elementos contaminantes.

Actualmente, en las plantas industriales, el proceso de carbón activado se puede realizar a través de los procesos CIC, llamado carbón en columna, donde, valga la redundancia, este material es colocado en columnas y la solución pasa a través de él de forma continua, con flujos ascendentes. En los últimos años han aparecido nuevas técnicas como el proceso CIL (carbón en lixiviación), que se realiza en reactores agitados (se pueden emplear entre 6 y 8 aproximadamente), en los cuales se desarrollan, en forma simultánea, los procesos de cianuración y el de adsorción de los metales preciosos  en el carbón activado.

Otra innovación de las últimas décadas en este campo es el proceso CIP, en el cual primero se realiza la cianuración por agitación, y sin desarrollar, posteriormente, la etapa de separación sólido-líquido, ni lavado, se realiza un mezclado de la pulpa de descarga (proveniente de la cianuración) con el carbón activado para ejecutar la adsorción del oro.

Es importante señalar que, Indistintamente del proceso que se seleccione, la solución o el carbón cargado con oro y plata que se obtendrá, debe ser llevado a un proceso de desorción para recuperar los metales deseados a través de diferentes metodologías, las cuales facilitarán como producto final una solución con elevado contenido de oro y plata para el proceso de electroobtención.

El carbón activado y la precipitación con cinc se emplean para el tratamiento de los concentrados provenientes de la fase de cianuración 

 

La búsqueda por la optimización de resultados y la minimización en este campo es constante y por ello, el 2014, el Dr. Cristian Vargas, investigador de una reconocida universidad chilena, elaboró el proyecto, Dicyt “Estudio de la modificación del carbón activado con aditivos surfactantes y su efecto en la adsorción de oro en medio ácido y alcalino”. El objetivo del científico es la optimización del proceso de obtención de metales de oro y plata, así como plantear opciones a las sustancias peligrosas utilizadas en la actualidad.

Su propuesta es modificar dos tipos de carbón activado, buscando el desarrollo de mayor capacidad de adherencia, utilizando tres reactivos orgánicos denominados “surfactantes” y probándolos  en medios acuosos distintos. “Durante la última década se ha estudiado el tiosulfato, obteniendo buenos resultados. Esta sustancia es un potente reemplazante del cianuro, ya que ambientalmente es más amigable”, señala el investigador, quien respecto a sus proyecciones indica que pretende capturar un 20% más de oro de lo que se recupera en la actualidad. “Esto para la industria resultaría tremendamente importante” finalizó el Dr. Vargas, quien inició sus investigaciones en marzo del año pasado y tiene planeado culminarlas en el 2017.

La otra gran metodología que se emplea para la concentración y purificación de soluciones de metales es la cementación con cinc. El tipo de reacciones que se producen en este proceso son de tipo electroquímico, es decir, involucran la captación y cesión de electrones. Esto significa que el cinc pierde los electrones, lo que provoca un proceso de oxidación. Por su parte, el oro gana esa carga y se precipita.

El valor de la estequiometria indica que para la cementación de oro con cinc en medio cianuro, Por cada precipitación de dos moles de oro, se consume uno de cinc. Esto quiere decir que se necesitan 0,165 gramos de cinc por cada uno de oro precipitado. Como puede verse es un consumo bastante pequeño, lo cual indica que los costos asociados a este método son menores. Sin embargo, se debe tener en cuenta que a nivel industrial, la cantidad requerida es mucho mayor a la mostrada, esto indica que el nivel de cinc utilizado es dependiente de las reacciones parasitarias, que son aquellas en las que se consume cinc sin precipitar oro, y eso provoca el aumento en el consumo del cinc y pueden contaminar con impurezas el precipitado formado.

Para esto es necesario conocer las posibles reacciones parasitarias que se pueden producir y controlar o minimizar los potenciales efectos. Entre las más importantes tenemos la formación del complejo cinc-cianuro y sobre todo la presencia del cobre en la solución acuosa, que provocará el incremento de moles de cinc.

Entre los principales factores que afectan la eficiencia de la cementación tenemos los tamaños de partículas de cinc, esto quiere decir que mientras más pequeñas resulten, el proceso aumentará en rapidez. Sin embargo, esta utilización de finos de cinc estará limitada por los requerimientos de filtración, propios de la fase de separación sólido-líquido posterior al proceso de precipitación. En cuanto a la concentración de oro, se presenta que en las soluciones diluidas, la velocidad de cementación aumenta al incrementarse la presencia de este material mientras que en las concentradas pasa lo contrario.

En  lo relacionado a la concentración de cianuro, como se ha mencionado antes, se hace necesaria su presencia  para estabilizar el cinc que se está disolviendo, sin embargo, no es conveniente que sea en una cantidad muy abundante porque de lo contrario se estimula una hirreactividad de las partículas de este elemento, lo cual genera un aumento en su consumo. En lo relacionado con la concentración de cinc,  hay que tener en cuenta que la velocidad de la disolución decrece con el aumento de los iones de este elemento, ya que su alta concentración puede formar el hidróxido de sodio, el cual puede reducir considerablemente la dinámica de precipitación.

Otro factor condicionante es el oxígeno disuelto, debido a que reduce la cinética de la precipitación y  su eficiencia. En este aspecto resulta importante minimizar al máximo posible la concentración de oxígeno disuelto, ya que de esta forma estamos reduciendo las posibilidades de consumo de cinc por reacción parasitaria. En cuanto al pH, está establecido que la cementación de oro con cinc se puede realizar en un rango amplio, que puede ir desde 9 hasta 11, ya que a partir de valores menores, como 8, la cementación se ve seriamente retardada.

Finalmente, en lo relacionado con la temperatura, esta no afecta directamente a la velocidad de cementación, pero si hay que tener en cuenta que ante una temperatura menor, la solubilidad de los iones disminuye.