7/31/2019 Aireacion en Cianuracion
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OXIGENACION INDUSTRIAL DEL ORO EN PROCESOS DE LIXIVIACION EN PILAS
J. Tremolada * , P. Valverde **, R. Valverde **,
* Planta ADR - Cia Minera San Simn S.A.
** Metalurgia-Cia Minera Aurfera Santa Rosa S.A.
[email protected] , Telefax: 6180200 Anexo 201,
Comit: Procesos Metalrgicos (Hidrometalurgia)
1. RESUMEN
En el presente trabajo tcnico se muestran las bases y resultados que favorecen la
recuperacin del oro cuando se incrementa la concentracin de oxigeno disuelto en la solucin
lixiviante.
Los efectos del oxigeno en la disolucin del oro es funcin bsicamente de las caractersticas
mineralgicas del mineral. Los resultados mostrados indican que la velocidad de disolucin del
oro en medio acuoso cianurado es directamente proporcional a la presin parcial del oxigeno.
La operacin industrial de la oxigenacin en las pilas de lixiviacin empleando un sistema
hidrulico tipo venturi que genera una presin negativa, es un sistema que capta oxigeno del
aire para posteriormente ser adicionado a la solucin lixiviante, la transferencia del oxigeno a la
superficie laminar de la solucin lixiviante que se origina en este sistema permite una gran
ventaja econmica en relacin al empleo de agentes qumicos oxidantes. Los resultados
obtenidos industrialmente en los pads de lixiviacin muestran las siguientes ventajas:
incremento en la cintica de disolucin del oro, disminucin del ciclo de lixiviacin, incremento
de la recuperacin del oro soluble en las pilas, hace sostenible la ley de percolacin del oro en
las celdas industriales como consecuencia del transporte constante del oxigeno disuelto en la
interfase slido liquido.
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2. OBJETIVOS
Debido a la necesidad de mejorar continuamente los procesos y operaciones de planta,
se presenta la necesidad de evaluar nuevas posibilidades de mejora en el tratamiento de
minerales de oro. El incremento de la concentracin de oxigeno en la solucin lixiviante, nosofrece esta posibilidad, siendo el oxigeno el agente que incrementa la disolucin del oro, y
el cianuro el medio de transporte. De esta forma se lograra una mejora en el proceso de la
extraccin del oro.
Aumentar la cantidad de oxigeno disuelto en la solucin cianurada de riego mediante el
uso de venturis como dispositivos que permitan aspirar aire del medio ambiente logrando
conseguir soluciones cianuradas con concentraciones de oxigeno mas altas.
Evaluar la cantidad de oxigeno disuelto en la solucin cianurada de ingreso, recuperacin
de Au y Ag y consumo de reactivos.
3. RECOLECCION DE DATOS
EL OXIGENO EN LOS PROCESOS DE LIXIVIACION EN PILAS
El proceso convencional de la cianuracin utiliza oxigeno que se encuentra en el aire como
oxidante y al ion CN- como agente acomplejante. Este proceso se basa en que el oro y la plata
se disuelven fcilmente en una solucin acuosa diluida de cianuro de sodio con relativa
facilidad si se mantienen condiciones oxidantes favorables.
La cintica de extraccin de oro
depende de la concentracin de oxgeno disuelto en la solucin lixiviante. La disolucin del oro
en solucin acuosa involucra la oxidacin del oro hacia una especie inica unida con un
acomplejante para estabilizar el ion oro en solucin. En la disolucin del oro usando cianuro
como el agente lixiviante, esta lixiviacin puede ser escrito a travs de las siguientes
reacciones :
(Oxidacin del Oro) Au = Au+ + e-
(Acomplejante del Oro) Au+ + 2 CN- = Au(CN)2-
( Reaccin Neta) Au + 2 CN- = Au(CN)2- + e-
El mas comn agente oxidante en soluciones alcalinas de cianuro es el oxigeno disuelto. La
lixiviacin global del oro depende la reaccin global :
4 Au + 8 CN- + O2 + 2 H2O = 4 Au(CN)2- + 4 OH-
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Por tanto , es imperativo que un agente oxidante y acomplejante estn presentes en solucin
para extraer el oro.
En la cianuracin de minerales que contienen sulfuros y otros agentes reductores es necesaria
la administracin de mayor cantidad de oxigeno. El oxigeno tiene relacin directa con laconcentracin de cianuro.
La importancia del oxigeno en la disolucin del oro no ha sido debidamente remarcado, aunque
agentes oxidantes como perxido de sodio, potasio,permanganato,bromuro y cloruro han sido
empleados, adecuada aireacin debera proporcionar resultados tan buenos resultados a bajo
costo como los citados agentes qumicos.La cantidad de oxigeno disuelto en soluciones
diluidas de cianuro depende de cuatro parmetros :
La altitud (presin baromtrica )
La temperatura de la solucin
El tipo e intensidad de agitacin
La fuerza o intensidad inica de la solucin.
A baja concentracin de cianuro, la presin del oxigeno no tiene efecto sobre la velocidad de
disolucin del oro. Sin embargo a altas concentraciones de cianuro donde la velocidad de
disolucin es independiente de la concentracin de cianuro, la velocidad de reaccin es
dependiente de la presin de oxigeno.
En conclusin, el oxigeno afecta positivamente en la velocidad de disolucin apenas se
incrementa la cantidad de cianuro disponible; sin embargo, para condiciones atmosfricas, es
decir, con Po2 de 0.21 atmsferas las soluciones diluidas de cianuro tienen el mismo efecto
practico que una solucin mas concentrada.
Existen 2 mtodos para incrementar [O2] disuelto:
1. Inyeccin de aire en el proceso de lixiviacin bajo presin.
2. Inyeccin de O2 puro, aire enriquecido con O2, H2O2 u otra fuente de O2
Ambos mtodos son costosos y su uso se justifica solo para minerales de alta ley
(concentrados) que a menudo contienen alta cantidad de minerales consumidores de cianuro y
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oxigeno. Es comn en el proceso convencional de cianuracin, mantener una agitacin que
permita la aireacin continua de la pulpa de lixiviacin. En los diseos de tanques agitados, se
han introducido accesorios que aumentan la aireacin en el proceso.
4. APLICACION
TEORIA DEL SISTEMA VENTURI PARA OXIGENACION EN PILAS DE LIXIVIACION
Sistema de Aireacin por Eyectores de Mezcla
El venturi es un tipo de boquilla especial, seguida de un cono que se ensancha
gradualmente, accesorio que evita en gran parte la prdida de energa cintica debido al
rozamiento. Es por principio un medidor de rea constante y de cada de presin variable. El
sistema Venturi es un dispositivo que origina una cada de presin al atravesar por l un fluido.En resumen el venturi, es una tubera corta recta, o garganta, entre dos tramos cnicos. La
presin vara en la proximidad de la seccin estrecha . En la figura 2 se representa
esquemticamente un medidor tipo venturi.
Figura 1: Sistema de aireacin por eyector de mezcla - Perfil de Presin
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En el interior de esos sistemas ( ver Figura 1 ), el lquido es acelerado en un venturi,
cambiando presin esttica por velocidad de escurrimiento.Fenmeno que se produce en una
canalizacin horizontal y de seccin variable por la que circula un fluido incompresible, sin
viscosidad y si la circulacin se lleva a cabo en rgimen permanente. De acuerdo con el
teorema de Bernoulli, la velocidad en la parte estrecha de la canalizacin tiene que ser mayor
que en la ancha, y por estar ambas a la misma altura, la presin en la parte ancha es mayor
que en la estrecha. Por tanto, cuando un fluido incrementa su velocidad sin variar de nivel, y su
presin disminuye.
Con eso, se genera vaco a la salida de la boquilla del eyector, succionando aire atmosfrico
que fluye paralelamente con el lquido en direccin a la cmara de mezcla del equipo. En esa
cmara ocurre la desaceleracin de medio y la consecuente permuta de velocidad de
escurrimiento por energa de cisin y presin esttica. En determinado punto de esa cmara(zona de choque), ocurre un "choque" del aire con el lquido, promoviendo un ntimo contacto
entre las fases. En la zona de choque, la presin esttica se eleva inmediatamente, al mismo
tiempo en el que el atrito y la cisin causados provocan la dispersin del aire en el lquido en la
forma de micro-burbujas.
La mezcla lquido-aire pasa entonces por un rea del equipo donde es concluida la permuta
velocidad-presin esttica. Con el aumento de la presin esttica se tiene la disolucin de una
parte del aire disperso en el medio, originando un medio prcticamente saturado con aire
disuelto, conteniendo tambin una grande cantidad de micro-burbujas de aire, finamente
divididas y dispersas. De esa forma, en la aireacin con eyectores de mezcla, las burbujas son
producidas tanto por proceso de aire disuelto cuanto por proceso de aire disperso, sin
limitaciones prcticas de la cantidad de aire que puede ser agregada, y sin la necesidad de
compresores de aire, garantizando ptima eficiencia con bajo costo de inversin y reducido
consumo energtico .
Por tanto se puede afirmar que un Tubo de Venturi tpico consta, como ya se dijo
anteriormente, de una admisin cilndrica, un cono convergente, una garganta y un conodivergente. La entrada convergente tiene un ngulo incluido de alrededor de 21, y el cono
divergente de 7 a 8. La finalidad del cono divergente es reducir la prdida global de presin. La
principal ventaja del Vnturi reside en que slo pierde un 10 - 20% de la diferencia de presin
entre la entrada y la garganta. Esto se consigue por el cono divergente que desacelera la
corriente. Es importante conocer la relacin que existe entre los distintos dimetros que tiene el
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tubo, ya que dependiendo de los mismos es que se va obtener la presin deseada a la entrada
y a la salida del mismo para que pueda cumplir la funcin para la cual esta construido.
Figura 2: Diseo de un sistema de aireacin por Venturi
Figura 3: Sistema de aireacin por Ventura Figura 4: Sistema de oxigenacin con Venturi
Figura 5:Sistema doble captacin de oxigeno Figura 6: Doble sistema aspiracin de oxigeno
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5. DESARROLLO
Para el desarrollo de la prueba, se tuvo que ubicar un lugar aparente, este se determino
en el sector de mdulos de experimentacin, esta rea de pilotaje ya estaba recubierta con
geomembrana lo siguiente fue proceder a acondicionarla para dos celdas de pruebacompletamente independientes, evitando as la posibilidad de mezcla de mineral (en el
apilamiento), y de soluciones (durante el desarrollo de la prueba). Para el mejor desarrollo
de la prueba, y que esta sea lo ms cercano al apilamiento de una celda industrial
tradicional, se le dio a la pila una altura de 8 metros en su parte mas profunda.
Se determino que la muestra para las pruebas, provendra del mineral fresco que se este
apilando en la zona de descarga del pad , con un apilamiento en paralelo para ambas pilas,
se garantizara la misma calidad de mineral; y un muestreo para anlisis de cabeza por
cada volquete que se descargaba en las pilas.
PARAMETROS DE LA PRUEBA
Numero de pilas : 2 (pila oxigenada, pila estndar)
Granulometra : ROM
Densidad de riego : 8 l / h*m2
Concentracin de cianuro libre : 100 ppm
Control de solucin percolada (composito) : cada 12 horas
Muestreo de solucin percolada (puntual) : cada 12 horas
Control de oxigeno en solucin de riego : cada 12 horas
Figura 7: Vista en planta de las celdas de lixiviacin
RESULTADOS
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Recuperacin de oro y plata
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
%Extraccion
Oxigenada oro Oxigenada plata Estandar oro Estandar plata
Concentracin de oxigeno en solucin de riego
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
Concentracin
(pp
Oxigenada Estandar
Figura 8:Curva de extraccin de Au y Ag Figura 9: Concentracin oxigeno en solucin Lix
La figura 8 muestra las curvas de cintica de extraccin de oro y plata, en esta se observa
adems el incremento de extraccin de oro y plata en la pila oxigenada, comparada con la
estndar.
En la figura 9 se observa que,normalmente en una pila la concentracin de oxigeno es de
5.0 ppm, en la prueba la diferencia de concentracin de oxigeno entre pila oxigenada y
estndar es de 2
ppm en promedio, esto con la inyeccin de aire por medio de un venturi.
En las noches la concentracin de oxigeno se incrementa hasta en 4 ppm, comparado
con el da, esto por el descenso de temperatura en donde estas pueden llegar a 0 grados
centgrados, pudiendo ser menos, por lo tanto se ve favorecida la incorporacin de aire al
seno del liquido. En estas condiciones la temperatura de lquido se encuentra entre 3 a 5
grados centgrados, mientras que en el da se encuentra entre 8 a 10 grados centgrados.
Concentracin de oro
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
Concentracin(ppm)
Oxigenada Estandar Riego
Concentracin de plata
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
Concentracin(pp
Oxigenada Estandar Riego
Figura 10:Concentracin de oro en solucin ricaFigura 11:Concentracin de plata en solucin rica
En la figura 10 se observa en los primeros das la diferencia de concentracin de oro a favor
de la pila oxigenada es de 3 ppm hasta los primeros 5 das, en los siguientes das la diferencia
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es 0.4 ppm entre los 5 y 15 das, en los prximos das la diferencia se va cerrando hasta 0.1
ppm. Esto significa una mejora en la calidad de solucin rica percolada. En la segunda parte
de la curva las leyes entre ambas pilas se reduce a 0.1 ppm y esta diferencia se va cerrando.
En la figura 11 en, el caso de la plata se observa en los primeros 10 das la diferencia es muy
grande, esta se traduce entre los 10 y 20 das en donde llega hasta 0.6 ppm, en los prximos
das la diferencia se va cerrando hasta 0.1 ppm para finalmente en la ultima parte se observa
que las leyes de solucin percolada son similares
Cianuro libre
0
50
100
150
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Dias
Conce
ntracin(ppm)
Oxigenada Estandar Riego Oxigenada Riego Estandar
Figura 12: Cianuro libre en solucin rica
La diferencia de concentracin cianuro libre en la solucin de riego entre la pila estndar y
la pila oxigenada varia de 5 a 8 ppm, esta ltima tiene un menor cantidad de cianuro libre
disponible esto por la inyeccin de aire que destruye una pequea cantidad de cianuro libre.
Las pilas se regaron con solucin de la lnea de produccin (100 ppm CN-
aproximadamente), durante 45 das.
Cuadro resumen.
Au Ag Au Ag
g/ t g/ t g/ t g/ t
Oxigenada 47 0.31 7.70 0.04 6.44
Estandar 47 0.39 4.70 0.08 3.93
Residuo
analizado
Cabeza
analizadaDasPila
Au Ag Au Ag Au Ag Au Ag
g/ t g/ t % % % % % % kg/ TM
Oxigena da 0.33 7.64 93.43 15.61 86.13 16.36 87.07 15.73 0.064
Estandar 0.40 4.31 82.08 7.99 79.49 16.38 80.01 8.72 0. 035Delta 11.35 7.62 6.64 -0.02 7.07 7.01 0.029
Cabeza
calculada
Ratio
de
NaCN
Extraccion por
soluciones
Extraccion por
cabeza
Calculada
Extraccion por
solidosPila
Tabla 1:Anlisis qumicos de cabeza y residuo Tabla 2:Extraccin de oro y plata
6. CONCLUSIONES.
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Se ha observado un importante incremento en la disolucin y recuperacin de valores
metlicos con aumento en la extraccin de 7.07% en oro y de 7.01% en plata.
La utilizacin de la tecnologa del venturi implica mejorar el ciclo de lixiviacin en los pads,
reducir el consumo de cianuro,e incrementar la capacidad de produccin.
El mayor incremento en la concentracin de oro y plata en la pila oxigenada se obtuvo en los
10 das iniciales.
La mejora en la calidad de solucin rica percolada fue de hasta 3.0 ppm de oro y de 10 ppm
en plata, esto en los das iniciales.
La perdida de cianuro libre varia de entre 5 a 8 ppm, esto por la oxigenacin, que destruye
una pequea cantidad de este reactivo (2.80% de perdida).
El ratio de cianuro de la pila estndar es menor en 0.029 kg/TM.
Las pilas tuvieron 43 das de riego efectivo, reduciendo el ciclo de riego en 30 das.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a La Cia Minera San Simon S.A., y a Cia Minera Aurifera Santa Rosa
por el soporte y permiso para la publicacin del presente articulo tcnico. Un especial
agradecimiento para el Directorio en pleno de Cia Minera San Simon.
ANEXOS.
Pila oxigenada
CONTENIDO CONTENIDO
Au Ag FI NO Au FI NO Ag Au Ag
+3' ' 9.2 2.9 0 .0 28 2 .5 53 0.08 7.34 0.30 0.98
+2' ' 17.485 5.5 0 .1 32 3 .5 11 0.72 19.19 2.66 2.57
+1' ' 57.04 17.8 0 .0 8 2 .5 25 1.43 45.03 5.26 6.03
+3 / 4 ' ' 24.47 7.7 0.1 2.778 0.77 21.25 2.82 2.85
+1 / 2 ' ' 39.55 12.4 0.1 3.03 1.24 37.47 4.56 5.02
+1 / 4 ' ' 52.85 16.5 0 .1 56 3 .5 11 2.58 58.02 9.50 7.77
-1 / 4 ' ' 119.235 37.3 0 .5 45 1 4. 97 4 20.32 558.24 74.90 74.78
TOTAL 319.83 100.0 0.27 7.47 27.13 746.55 100. 00 1 00.00
CONTENIDO CONTENIDO
Au Ag FI NO Au FI NO Ag Au Ag
+3' ' 83.0 3.99 0.03 2.59 0.12 10.4 2.8 1.5
+2' ' 99.8 4.80 0.02 2.67 0.11 12.8 2.7 1.8
+1' ' 290.2 13.96 0.01 2.56 0.18 35.7 4.5 5.0
+3 / 4 ' ' 170.0 8.18 0.01 2.91 0.11 23.8 2.6 3.3
+1 / 2 ' ' 292.3 14.06 0.02 2.44 0.23 34.3 5.5 4.8
+1 / 4 ' ' 365.7 17.59 0.02 3.14 0.33 55.2 8.2 7.8
-1 / 4 ' ' 777.5 37.41 0 .0 8 1 4. 42 2.99 539.4 73.6 75.8
TOTAL2078.5 100. 00 0.04 7.12 4.07 711.64 100. 00 1 00.00
CABEZA RI PI OS
Au Ag Au Ag Au Ag
+3 ' ' 0.028 2.55 0.03 2.59 -3.6 -1.6
+2 ' ' 0.132 3.51 0.02 2.67 82.6 23.8
+1 ' ' 0.080 2.53 0.01 2.56 83.8 -1.3
+3 / 4 ' ' 0.100 2.78 0.01 2.91 87.0 -4.6
+1 / 2 ' ' 0.100 3.03 0.02 2.44 84.0 19.4
+1 / 4 ' ' 0.156 3.51 0.02 3.14 87.8 10.6
-1 / 4 ' ' 0.545 14.97 0.08 14.42 85.3 3.7
TOTAL 0.27 7.47 0.04 7.12 85.01 4.68
MALLA
#
% EXTRACCION
ENSAYE gr/ Tm ENSAYE gr/ Tm POR MALLAS
RIPIOSMALLA
#
PESO
Kg
PESO
%
ENSAYE (gr/ Tm) % DI STRI BUCI ON
MALLA VALORADA PAD PI LOTO 2
PROYECTO OXI GENACION DE SOLUCI ON CI ANURADA
CABEZAMALLA
#
PESO
kg
PESO
%
ENSAYE (gr/ Tm) % DI STRI BUCI ON
Pila estndar
CONTENIDO CONTENIDO
Au Ag FI NO Au FI NO Ag Au Ag
+3 ' ' 12.6 3.2 0 .0 35 2 .0 45 0.11 6.51 0.36 1.59
+2 ' ' 26.4 6.7 0 .0 35 2 .0 45 0.23 13.65 0.76 3.34
+1 ' ' 58.2 14.7 0 .0 54 1 .8 18 0.79 26.75 2.58 6.54
+ 3 / 4 ' ' 27.6 7.0 0 .0 54 2 .0 45 0.38 14.27 1.22 3.49
+ 1 / 2 ' ' 47.6 12.0 0 .0 96 2 .0 21 1.16 24.32 3.75 5.95
+ 1 / 4 ' ' 61.4 15.5 0 .09 2 2. 34 1.43 36.32 4.64 8.88
-1 /4 ' ' 161.8 40.9 0.652 7.0226 26.67 287.22 86.68 70.22
TOTAL 395.60 100.0 0.31 4.09 30.77 409.03 100.00 1 00.00
CONTENIDO CONTENIDO
Au Ag FI NO Au FI NO Ag Au Ag
+3 ' ' 9.4 0.53 0.01 2.36 0.01 1.2 0.1 0.3
+2 ' ' 38.6 2.16 0.01 3.37 0.02 7.3 0.4 1.9
+1 ' ' 194.0 10.87 0.01 2.52 0.11 27.4 1.9 7.2
+ 3 / 4 ' ' 114.0 6.39 0.01 2.52 0.09 16.1 1.6 4.2
+ 1 / 2 ' ' 231.4 12.97 0.01 2.02 0.18 26.2 3.2 6.9
+ 1 / 4 ' ' 332.8 18.65 0.02 2.25 0.39 41.9 6.9 11.0
-1 /4 ' ' 864.6 48.44 0.10 5.39 4.84 261.2 85.9 68.5
TOTAL 1784.8 100.00 0.06 3.81 5.64 381.44 100.00 1 00.00
CABEZA RI PI OS
Au Ag Au Ag Au Ag
+3 ' ' 0.035 2.05 0.01 2.36 71.4 -15.4
+2 ' ' 0.035 2.05 0.01 3.37 71.4 -64.8
+1 ' ' 0.054 1.82 0.01 2.52 81.5 -38.8
+ 3 / 4 ' ' 0.054 2.05 0.01 2.52 74.1 -23.4
+ 1 / 2 ' ' 0.096 2.02 0.01 2.02 85.4 0.0
+ 1 / 4 ' ' 0.092 2.34 0.02 2.25 77.2 4.0
4M 0.652 7.02 0.10 5.39 84.7 23.2
TOTAL 0.31 4.09 0.06 3.81 81.66 6.75
MALLA VALORADA PAD PILOTO 1PROYECTO OXI GENACI ON DE SOLUCI ON CI ANURADA
CABEZAMALLA
#
PESO
kg
PESO
%
ENSAYE (gr/ Tm) % DI STRI BUCI ON
RIPIOSMALLA
#
PESO
Kg
PESO
%
ENSAYE (gr/ Tm) % DI STRI BUCI ON
MALLA
#
% EXTRACCI ON
ENSAYE gr/ Tm ENSAYE gr/ Tm POR MALLAS
Tabla 3: Malla valorada en pila oxigenada Tabla 4: Malla valorada en pila Standard