Extracción de oro por cianuración: un análisis profundo del proceso de cianuración por agitación

En el ámbito de la extracción de oro, la cianuración ha ocupado un lugar destacado durante más de un siglo. Desde su inicio en 1887 para la extracción de minerales de oro y plata, este método ha evolucionado continuamente, manteniéndose como una de las técnicas más utilizadas gracias a su alta tasa de recuperación, su adaptabilidad a diversos tipos de minerales y su viabilidad para la producción local.

1. Comprensión de la cianuración en la extracción de oro

La cianuración es un proceso químico que aprovecha la capacidad de los iones cianuro para formar complejos solubles con el oro. En presencia de oxígeno y agua, los iones cianuro reaccionan con los átomos de oro. Esta reacción da como resultado la creación de un compuesto soluble donde el oro se une a los iones cianuro, lo que permite que el oro se disuelva en la solución. Si bien este proceso es muy eficaz para extraer oro, también plantea importantes problemas ambientales y de seguridad, ya que el cianuro es una sustancia tóxica.

2. Tipos de métodos de cianuración

Los métodos de cianuración se pueden clasificar en dos categorías principales: cianuración por agitación y cianuración por percolación.

• Cianuración por agitación : Este método se utiliza principalmente para el tratamiento de concentrados de oro por flotación o en procesos de cianuración de lodos. Consiste en mezclar vigorosamente la pulpa del mineral con la solución de cianuro. De esta forma, se garantiza que las partículas auríferas del mineral entren en máximo contacto con los iones de cianuro, facilitando así la extracción del oro.

• Cianuración por percolación : Adecuada para minerales de oro de baja ley, la cianuración por percolación funciona permitiendo que la solución de cianuro gotee a través de un lecho de mineral. Este método consume menos energía que la cianuración por agitación. Sin embargo, su aplicación se limita a minerales con buena permeabilidad, que permiten que la solución de cianuro fluya fácilmente.

3. Proceso de extracción de oro por cianuración con agitación

El proceso de extracción de oro por cianuración con agitación comprende dos subprocesos principales: el proceso de cianuración con sustitución de zinc y el proceso de cianuración con suspensión de carbón sin filtrar.

3.1 Cianuración - Proceso de sustitución de zinc (métodos CCD y CCF)

• Preparación de la materia prima para la lixiviación : El primer paso consiste en preparar el mineral para el proceso de lixiviación. Esto suele incluir triturar el mineral en trozos más pequeños y luego molerlo hasta obtener una consistencia fina. En algunos casos, también se realiza un pretratamiento para facilitar el acceso a las partículas de oro presentes en el mineral. El objetivo es crear una pulpa con un tamaño de partícula óptimo, que favorezca una mejor interacción entre el mineral y la solución de cianuro.

• Lixiviación por cianuración con agitación : La pulpa de mineral preparada se transfiere a tanques de agitación, donde se añade una solución de cianuro. Estos tanques están equipados con agitadores que mantienen la pulpa y la solución de cianuro bien mezcladas. Se introduce oxígeno en los tanques, ya sea mediante aireación o añadiendo agentes oxidantes. Este oxígeno impulsa la reacción química que disuelve el oro en la solución de cianuro.

• Lavado a contracorriente para la separación sólido-líquido : Tras el proceso de lixiviación, la suspensión resultante consta de residuos sólidos y una fase líquida conocida como solución rica en oro, que contiene oro disuelto. Para separar estos dos componentes, se utiliza una serie de espesadores o filtros en un sistema de lavado a contracorriente. Se emplean métodos como la decantación continua a contracorriente (CCD) o la filtración continua a contracorriente (CCF) para recuperar la mayor cantidad posible de la solución aurífera, minimizando al mismo tiempo la cantidad de oro que se pierde con los residuos sólidos.

• Purificación del líquido de lixiviación y desoxidación : La solución rica en oro obtenida tras la separación sólido-líquido puede contener impurezas y oxígeno disuelto. Se implementan procedimientos de purificación para eliminar los sólidos en suspensión y otros contaminantes que podrían interferir en el proceso posterior de recuperación del oro. La desoxidación es igualmente importante, ya que el oxígeno puede provocar la reoxidación del compuesto oro-cianuro, reduciendo la eficacia del proceso de sustitución de zinc que se realiza a continuación.

• Sustitución y decapado de polvo de zinc (o seda de zinc) : Se añade polvo de zinc o seda de zinc a la solución purificada y desoxidada. El zinc es más reactivo que el oro, por lo que lo desplaza del compuesto formado durante el proceso de lixiviación. Esto da como resultado la formación de un precipitado sólido que contiene oro y zinc, comúnmente conocido como lodo de oro. Tras la reacción de sustitución, el lodo de oro se trata generalmente con una solución ácida para eliminar el exceso de zinc y otras impurezas.

• Fundición de lingotes : La etapa final del proceso de cianuración y sustitución de zinc consiste en fundir el lodo de oro para producir lingotes de oro puro. El lodo se funde a altas temperaturas en un horno y, mediante una serie de etapas de refinación, se eliminan las impurezas restantes, obteniéndose así lingotes de oro de alta pureza.

3.2 Proceso de cianuración en suspensión de carbón sin filtrar (métodos CIP y CIL)

• Preparación del material para lixiviación : Al igual que en el proceso de cianuración y sustitución de zinc, la primera tarea consiste en preparar el mineral para la lixiviación. Esto requiere reducir el tamaño de partícula del mineral a un tamaño adecuado mediante operaciones de trituración y molienda.

• Lixiviación por agitación y adsorción de carbón a contracorriente : En el método de carbón en pulpa (CIP), el proceso de lixiviación con cianuro se lleva a cabo primero en una serie de tanques de agitación. Una vez disuelto el oro en la solución, se añade carbón activado a la pulpa. El carbón activado tiene una fuerte afinidad por el compuesto oro-cianuro y adsorbe el oro disuelto en su superficie. En el método de carbón en lixiviación (CIL), el carbón activado se añade al tanque de lixiviación simultáneamente con la solución de cianuro, por lo que los procesos de lixiviación y adsorción ocurren al mismo tiempo. Tanto en CIP como en CIL, se mantiene un flujo a contracorriente de carbón y pulpa para maximizar la cantidad de oro adsorbido por el carbón.

• Desorción de carbón cargado con oro : Tras el proceso de adsorción, el carbón cargado con oro debe separarse de la pulpa. A continuación, el oro se extrae del carbón mediante una solución caliente de cianuro cáustico. Esta solución rompe el enlace entre el compuesto de oro-cianuro y el carbón, liberando el oro de nuevo en la solución.

• Electroobtención : La solución rica en oro obtenida mediante el proceso de desorción se somete a electroobtención. Durante este proceso, se hace pasar una corriente eléctrica a través de la solución. Esto provoca la reducción de los iones de oro presentes en la solución y su posterior deposición sobre un cátodo, formando un depósito sólido de oro que puede refinarse posteriormente.

• Fundición de lingotes : El oro obtenido mediante electroobtención es relativamente puro, pero aún puede contener algunas impurezas. La fundición se realiza para purificar aún más el oro y convertirlo en lingotes de la pureza deseada.

• Regeneración del carbón : Una vez desorbido el oro, el carbón usado puede regenerarse y reutilizarse. Esto implica someter el carbón a un tratamiento a alta temperatura para eliminar las impurezas adsorbidas y restaurar su capacidad de adsorber oro.

4. Comparación de los procesos CIP y CIL

• Duración del proceso : En general, el proceso CIP es más largo que el CIL. Esto se debe a que, en el CIP, la lixiviación y la adsorción son operaciones separadas. En el CIL, como la lixiviación y la adsorción ocurren simultáneamente, todo el proceso se puede completar en menos tiempo. Sin embargo, el proceso CIL requiere un control más complejo, ya que ambos procesos se desarrollan al mismo tiempo.

• Gestión del carbono y la pulpa : En el proceso CIL, el volumen de carbono en circulación es mayor y la concentración de carbono en la pulpa es menor que en el proceso CIP. Por consiguiente, el volumen de pulpa que se debe transportar para la transferencia de carbono en CIL suele ser varias veces mayor que en CIP (aproximadamente cuatro veces mayor). Esto repercute en el dimensionamiento de los equipos y en el consumo energético.

• Acumulación de metal y ley de oro en solución : En el proceso CIP, queda una cantidad significativa de metal en el sistema (acumulación de metal), la cual se distribuye de manera bastante uniforme entre el carbón activado y la solución. En CIL, la mayor parte del metal se adsorbe en el carbón activado. Además, la concentración de oro en la solución en el proceso CIL es mayor que en CIP. Esto se debe a que, en CIL, a medida que el oro se lixivia, también se adsorbe continuamente, lo que repone el oro disuelto en la solución. En cambio, en CIP, se trata de un proceso de adsorción de una sola etapa con una reposición limitada de oro disuelto.

5. Consideraciones ambientales y de seguridad

A pesar de su eficiencia, la cianuración, especialmente la cianuración por agitación, presenta importantes riesgos ambientales y de seguridad. El cianuro es altamente tóxico, y cualquier fuga o manipulación inadecuada puede provocar una grave contaminación ambiental y representar una amenaza para la salud humana. Para abordar estos riesgos, las operaciones de extracción de oro se adhieren a estrictos protocolos de seguridad. Estos incluyen el almacenamiento y la manipulación adecuados del cianuro, la instalación de sistemas de contención para prevenir fugas y el tratamiento de aguas residuales que contienen cianuro. Además, la investigación en curso busca desarrollar agentes de lixiviación alternativos y menos tóxicos para reemplazar el cianuro en la extracción de oro.

6. Conclusión

La cianuración por agitación desempeña un papel vital en la industria minera moderna del oro, permitiendo la extracción a alta velocidad de oro de diversos tipos de mineral. Los dos subprocesos principales, la cianuración con reemplazo de zinc y la suspensión de carbón de cianuración sin filtrar, tienen sus propias ventajas y se seleccionan en función de factores como las propiedades del mineral, la escala de operación y la viabilidad económica. Sin embargo, la industria debe seguir abordando los desafíos ambientales y de seguridad asociados con el uso del cianuro para garantizar el futuro sostenible de la extracción de oro.