Estrazione dell'oro mediante cianurazione: un'analisi approfondita del processo di cianurazione con agitazione

Nell'ambito dell'estrazione dell'oro, la cianurazione ha ricoperto un ruolo di primo piano per oltre un secolo. Fin dalla sua introduzione nel 1887 per l'estrazione di minerali d'oro e d'argento, questo metodo si è costantemente evoluto, rimanendo una delle tecniche più utilizzate grazie all'elevato tasso di recupero, all'adattabilità a diversi tipi di minerale e alla fattibilità per la produzione locale.

1. Comprensione della cianurazione nell'estrazione dell'oro

La cianurazione è un processo chimico che sfrutta la capacità degli ioni cianuro di formare complessi solubili con l'oro. In presenza di ossigeno e acqua, gli ioni cianuro reagiscono con gli atomi d'oro. Questa reazione porta alla formazione di un composto solubile in cui l'oro è legato agli ioni cianuro, consentendo all'oro di dissolversi nella soluzione. Sebbene questo processo sia molto efficace per l'estrazione dell'oro, comporta anche significative problematiche ambientali e di sicurezza, poiché il cianuro è una sostanza tossica.

2. Tipi di metodi di cianurazione

I metodi di cianurazione possono essere classificati in due categorie principali: cianurazione per agitazione e cianurazione per percolazione.

• Cianurazione per agitazione : questo metodo viene utilizzato principalmente per il trattamento di concentrati d'oro ottenuti per flottazione o in tutti i casi di cianurazione di fanghi. Consiste nel mescolare energicamente la polpa di minerale con la soluzione di cianuro. In questo modo, si garantisce il massimo contatto tra le particelle aurifere presenti nel minerale e gli ioni cianuro, facilitando l'estrazione dell'oro.

• Cianurazione per percolazione : adatta a minerali auriferi a basso tenore, la cianurazione per percolazione funziona permettendo alla soluzione di cianuro di gocciolare attraverso un letto di minerale. Questo metodo consuma meno energia rispetto alla cianurazione per agitazione. Tuttavia, la sua applicazione è limitata a minerali che presentano una buona permeabilità, consentendo alla soluzione di cianuro di fluire facilmente.

3. Processo di estrazione dell'oro mediante cianurazione mediante agitazione

Il processo di estrazione dell'oro mediante cianurazione con agitazione comprende due sottoprocessi principali: il processo di cianurazione con sostituzione dello zinco e il processo di cianurazione con sospensione di carbone non filtrata.

3.1 Cianurazione - Processo di sostituzione dello zinco (metodi CCD e CCF)

• Preparazione della materia prima per la lisciviazione : La fase iniziale prevede la preparazione del minerale per il processo di lisciviazione. Ciò spesso include la frantumazione del minerale in pezzi più piccoli e la successiva macinazione fino a ottenere una consistenza fine. In alcuni casi, viene effettuato anche un pretrattamento per rendere le particelle d'oro presenti nel minerale più accessibili. L'obiettivo è creare una polpa con una granulometria ottimale, che favorisca una migliore interazione tra il minerale e la soluzione di cianuro.

• Lisciviazione con cianurazione e agitazione : la polpa di minerale preparata viene quindi trasferita in vasche di agitazione, dove viene aggiunta una soluzione di cianuro. Queste vasche sono dotate di agitatori che mantengono la polpa e la soluzione di cianuro ben miscelate. L'ossigeno viene introdotto nelle vasche, tramite aerazione o mediante l'aggiunta di agenti ossidanti. Questo ossigeno contribuisce a innescare la reazione chimica che dissolve l'oro nella soluzione di cianuro.

• Lavaggio in controcorrente per la separazione solido-liquido : Dopo il processo di lisciviazione, la sospensione risultante è costituita da residui solidi e da una fase liquida, detta soluzione ricca di oro, che contiene oro disciolto. Per separare questi due componenti, si utilizza una serie di addensatori o filtri in un sistema di lavaggio in controcorrente. Metodi come la decantazione continua in controcorrente (CCD) o la filtrazione continua in controcorrente (CCF) vengono impiegati per recuperare la maggior quantità possibile di soluzione aurifera, riducendo al minimo la quantità di oro persa con i residui solidi.

• Purificazione del liquido di lisciviazione e deossidazione : la soluzione ricca di ossigeno ottenuta dalla fase di separazione solido-liquido può contenere impurità e ossigeno disciolto. Le procedure di purificazione vengono implementate per rimuovere i solidi sospesi e altri contaminanti che potrebbero compromettere il successivo processo di recupero dell'oro. La deossidazione è altrettanto importante perché l'ossigeno può causare la riossidazione del composto oro-cianuro, riducendo l'efficacia del successivo processo di sostituzione con zinco.

• Sostituzione e decapaggio con polvere di zinco (seta) : alla soluzione ricca purificata e deossidata viene aggiunta polvere di zinco o seta di zinco. Lo zinco è più reattivo dell'oro, quindi sposta l'oro dal composto formatosi durante il processo di lisciviazione. Ciò si traduce nella formazione di un precipitato solido contenente oro e zinco, comunemente chiamato fango d'oro. Dopo la reazione di sostituzione, il fango d'oro viene in genere trattato con una soluzione acida per rimuovere l'eccesso di zinco e altre impurità.

• Fusione dei lingotti : La fase finale del processo di cianurazione e sostituzione dello zinco consiste nella fusione del fango aurifero per produrre lingotti d'oro puro. Il fango aurifero viene fuso ad alte temperature in un forno e, attraverso una serie di fasi di raffinazione, le impurità residue vengono rimosse, ottenendo lingotti d'oro ad elevata purezza.

3.2 Processo di cianurazione non filtrata con fanghi di carbone (metodi CIP e CIL)

• Preparazione del materiale per la lisciviazione : Analogamente al processo di cianurazione con sostituzione dello zinco, il primo compito consiste nel preparare il minerale per la lisciviazione. Ciò richiede la riduzione del minerale a una granulometria adeguata mediante operazioni di frantumazione e macinazione.

• Lisciviazione con agitazione e adsorbimento su carbone in controcorrente : Nel metodo Carbon-in-Pulp (CIP), il processo di lisciviazione con cianuro avviene inizialmente in una serie di vasche di agitazione. Una volta che l'oro si è disciolto nella soluzione, si aggiunge carbone attivo alla polpa. Il carbone attivo ha una forte affinità per il composto oro-cianuro e adsorbe l'oro disciolto sulla sua superficie. Nel metodo Carbon-in-Leach (CIL), il carbone attivo viene aggiunto alla vasca di lisciviazione contemporaneamente alla soluzione di cianuro, in modo che i processi di lisciviazione e adsorbimento avvengano nello stesso momento. Sia nel metodo CIP che nel metodo CIL, si mantiene un flusso in controcorrente di carbone e polpa per massimizzare la quantità di oro adsorbita dal carbone.

• Desorbimento del carbone caricato con oro : Dopo il processo di adsorbimento, il carbone caricato con oro deve essere separato dalla polpa. Successivamente, l'oro viene rimosso dal carbone utilizzando una soluzione calda di cianuro caustico. Questa soluzione rompe il legame tra il composto oro-cianuro e il carbone, rilasciando l'oro nella soluzione.

• Elettrolisi : La soluzione ricca d'oro ottenuta dal processo di desorbimento viene sottoposta ad elettrolisi. Durante questo processo, una corrente elettrica attraversa la soluzione. Ciò provoca la riduzione degli ioni d'oro presenti nella soluzione e il loro deposito su un catodo, formando un deposito solido di oro che può essere ulteriormente raffinato.

• Fusione dei lingotti : L'oro ottenuto tramite elettrolisi è relativamente puro, ma può ancora contenere alcune impurità. La fusione viene eseguita per purificare ulteriormente l'oro e fonderlo in lingotti della purezza desiderata.

• Rigenerazione del carbone : il carbone esausto, dopo la desorbimento dell'oro, può essere rigenerato e riutilizzato. Questo processo prevede un trattamento ad alta temperatura per eliminare eventuali impurità adsorbite e ripristinare la sua capacità di adsorbire l'oro.

4. Confronto tra i processi CIP e CIL

• Durata del processo : In generale, il processo CIP richiede più tempo rispetto al CIL. Questo perché nel CIP la lisciviazione e l'adsorbimento sono operazioni separate. Nel CIL, invece, poiché la lisciviazione e l'adsorbimento avvengono simultaneamente, l'intero processo può essere completato in un tempo più breve. Tuttavia, il processo CIL richiede un controllo più complesso, in quanto entrambi i processi si svolgono contemporaneamente.

• Gestione del carbonio e della sospensione : nel processo CIL, il volume di carbonio in circolazione è maggiore e la concentrazione di carbonio nella sospensione è inferiore rispetto al processo CIP. Di conseguenza, il volume di sospensione che deve essere trasportato per il trasferimento del carbonio nel processo CIL è solitamente diverse volte superiore a quello del processo CIP (circa quattro volte). Ciò ha un impatto sul dimensionamento delle apparecchiature e sul consumo energetico.

• Accumulo di metallo e tenore di oro in soluzione : Nel processo CIP, una quantità significativa di metallo rimane nel sistema (accumulo di metallo), ed è distribuita in modo abbastanza uniforme tra il carbone attivo e la soluzione. Nel processo CIL, la maggior parte del metallo viene adsorbita sul carbone attivo. Inoltre, la concentrazione di oro in soluzione nel processo CIL è maggiore rispetto al processo CIP. Questo perché nel CIL, mentre l'oro viene estratto, viene anche continuamente adsorbito, il che reintegra l'oro disciolto nella soluzione. Nel CIP, invece, si tratta di un processo di adsorbimento in un'unica fase con un reintegro limitato dell'oro disciolto.

5. Considerazioni ambientali e di sicurezza

Nonostante la sua efficienza, la cianurazione, in particolare quella con agitazione, presenta significativi rischi per l'ambiente e la sicurezza. Il cianuro è altamente tossico e qualsiasi perdita o manipolazione impropria può causare un grave inquinamento ambientale e rappresentare una minaccia per la salute umana. Per far fronte a questi rischi, le attività di estrazione dell'oro aderiscono a rigorosi protocolli di sicurezza. Questi includono lo stoccaggio e la manipolazione adeguati del cianuro, l'installazione di sistemi di contenimento per prevenire le perdite e il trattamento delle acque reflue contenenti cianuro. Inoltre, la ricerca in corso mira a sviluppare agenti di lisciviazione alternativi e meno tossici per sostituire il cianuro nell'estrazione dell'oro.

6. CONCLUSIONE

La cianurazione con agitazione svolge un ruolo fondamentale nell'industria mineraria aurifera moderna, consentendo un'estrazione ad alta velocità di oro da diversi tipi di minerale. I due principali sottoprocessi, la cianurazione con sostituzione dello zinco e la cianurazione non filtrata con fanghi di carbone, hanno ciascuno i propri vantaggi e vengono scelti in base a fattori quali le proprietà del minerale, la scala operativa e la redditività economica. Tuttavia, il settore deve continuare ad affrontare le sfide ambientali e di sicurezza associate all'uso del cianuro per garantire un futuro sostenibile all'estrazione dell'oro.