ARTICULO

 

0xidación a Presión de Preconcentrados Sulfurosos Auríferos con Solución Bacterial

 

 

Ing. Alberto Alejo Terrazas
Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y Materiales
Carrera de Ingeniería Metalúrgica y Materiales UMSA. La Paz - Bolivia

 

 

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RESUMEN

El objetivo del presente trabajo es el liberar oro de la red cristalina de los sulfuros, constituyendo una alternativa técnica de tratamiento de los sulfuros auríferos, además, aprovechando agua ácida con presencia de Fe (III) generada por microorganismos del género thiobacillus, y para catalizar la reacción de oxidación se añade temperatura y presión.

Experimentalmente, se establecen las siguientes condiciones favorables para la oxidación pre-concentrado sulfurosas y son:

Los factores que afectan de forma negativa al buen desarrollo de las empresas minero-metalúrgico son varias, pago de aranceles altos en la importación y que siguen operando con tecnologías y procesos obsoletos que derivan en altos costos. El mercado internacional cuenta ya con nuevas tecnologías y procesos hasta el tratamiento de los minerales, con bajos costos de operación. En los años 80 Sherrit Gordon, que es el pionero del proceso de oxidación a presión, desarrolló la técnica para oxidar minerales refractarios y para recuperar elementos como Ni-Cu y metales preciosos.

OBJETIVOS

•     Porcentaje sólido menor a            :25 %

•     Partículas, iguales o mayores a   :200 Mallas Tyler

•     Temperatura                               :180-200°C

•     Presión                                      :10atm.

Los niveles establecidas son favorables para la oxidación de pre-concentrado sulfurosos, el grado de oxidación es superior al mismo proceso de bio-lixiviación, y el tiempo del proceso es sumamente reducido.

El mineral sulfuroso utilizado para el objetivo fue calcopirita mayoritariamente, entonces en el proceso hay la formación de iones, principalmente el ión Cu⁺⁺ y otros que pueden ser recuperados posteriormente, lo que pueden constituir un agregado más de valor económico, aparte de liberar el oro retenido en la red cristalina de los sulfuros, los mismos son muy susceptibles para su recuperación posterior utilizando técnicas conocidas.

 

ANTECEDENTES.

En la finalización del siglo XX, y con la llegada de la globalización de la economía mundial, y Bolivia se encuentra al presente en la fase de transición de una minería tradicional a otra moderna.

El objetivo general.

El objetivo general es disolver los sulfuros, consiguientemente se liberara el oro de la red cristalina de los sulfuros, los cuales retienen al oro en forma de solución sólida, posteriormente el oro liberado tiene que ser recuperada por medio de la lixiviación (cianuración) proceso muy conocido.

Objetivos específicos.

Establecer la influencia de los parámetros como: tamaño de partículas, porcentaje de sólidos, Temperatura, presión y tiempo, sobre la cinética de lixiviación de Fe y/o S.

Establecer que la solución bacterial es un lixiviante para los sulfuros.

 

FUNDAMENTO TEÓRICO

Termodinámica.

La termodinámica de las reacciones de lixiviación se ilustra mejor con el uso de los diagramas Eh-pH, conocidos como los diagramas de Pourbaix. Antes de todo, las especies disueltas deben existir dentro de los dos límites de estabilidad del agua en el cual se pueden distinguir las zonas de estabilidad. (Figura 1)

Se puede apreciar la presencia de varios iones disueltos dentro de la estabilidad del agua, en toda su extensión de pH, es de interés las especies presentes en medio ácido, el o los cuales son motivo de estudio para el presente. Así por ejemplo, diagrama termodinámico eh-pH, se puede observar que el ión férrico es un excelente oxidante, que facilita los procesos de lixiviación (que en su mayoría son de oxidación), de la misma gráfica se puede observar que es posible la disolución de varios sulfuros o la formación de azufre que durante el proceso lixiviación a pHs ácidos recubre a los minerales sulfurosos evitando su lixiviación con la consiguiente retardo en la cinética, pero este fenómeno puede ser evitado añadiendo mayor presión y temperatura al proceso de lixiviación.

Si la temperatura de reacción está comprendida entre 100 y 160°C, en presencia de ácido sulfúrico y sulfato de hierro (III), se puede formar azufre elemental como producto de la oxidación de la arsenopirita ó pirita⁹, y calcopirita.

En el diagrama Pourbaix Fe-H₂O a 25 °C, donde el potencial para el par Fe⁺³/Fe⁺² es aproximadamente es 0.8 voltios, entonces todos los minerales sulfurados que exhiben potenciales de media celda menores que el par Fe⁺³/Fe⁺² están favorecidos para reaccionar anódicamente, así por ejemplo desde el punto de vista termodinámico, el ion férrico es importante en la disolución de calcopirita.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El procedimiento experimental está descrito en el siguiente flujo grama: (Figura 2). La muestra estudiada es pre-concentrado de sulfuros auríferos procedente de la Empresa Minera Nueva Austria.

Equipos y material

El equipo utilizado para las pruebas de lixiviación fueron realizados en un autoclave, cuya capacidad es de 2 litros provisto de accesorios como: dos manómetros, uno de escala menor y el principal de escala mayor, una consola de controles de temperatura y agitación. (Foto No 1), provista de una termocupla estandar WAVETEK-METERMAN TM45, rango de - 50 a 1000 °C.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A continuación se presenta los resultados logrados:

En la Figura 3 se observa diferentes curvas ajustadas, las cuales corresponden a los diferentes valores de % sólidos, esta mejora se acentúa para menor porcentaje (25% sólidos) lográndose un grado de oxidación de sulfuros en 8,31%.

Efecto de porcentaje de sólidos. Los parámetros de estudio para establecer los niveles adecuados son:

El proceso de lixiviación a presión de sulfuros con ácido sulfúrico fue estudiado por Chou E.C. y R.S. Rickard⁵ Señala, que al incremento de la relación ácido/mineral, resulta un incremento de la velocidad de extracción, lo que quiere decir que a menor porcentaje de sólido existe una mejor extracción.

Efecto de tamaño de grano, Los parámetros en estudios fueron:

Parámetros Variables:-65+100, -100+150,

150+200, -200+270, 270 #

En la Figura 4 se muestran diferentes curvas, los mismos corresponden a diferentes fracciones de tamaños, de los cuales se establece mejor grado de oxidación para tamaños de partículas comprendidas en 270 mallas, porque ofrece mayor área de contacto, por otro lado, las partículas muy finas al señalado, la oxidación no es favorable puesto que las mismas tienden a flotar, entonces, el contacto sólido fluido no es total y consiguientemente disminuye el grado de oxidación.

Efecto de la temperatura, manteniendo como parámetros variables y constantes a los siguientes:

En la Figura 5, el incremento de la temperatura mejora la oxidación de sulfuros, estableciéndose mejores resultados para rangos de 180 a 200 grados centígrados por debajo de los valores señalados existe formación de azufre, el mismo puede encapsular partículas de oro liberado y este perjudica el proceso.

FeS2 + Fe(SO4)3 = 3FeSO4 + 2S°

CuFeS₂ + 2Fe₂(SO₄)₃ = CuSO₄ + FeSO₄ + 2S°

FeS2 + Fe(SO4)3 = 3FeSO4 + 2S° CuFeS₂ + 2Fe₂(SO₄)₃ = CuSO₄ + FeSO₄ + 2S° Cu₂S + 2Fe₂(SO₄)₃ = 2 CuSO₄ + FeSO₄ + 2S° Cu₅FeS₄ + 6Fe₂(SO₄)₃ = 5CuSO₄ + 13FeSO₄ + 4S°

Efecto de presión, los parámetros variables y constantes son los siguientes:

Parámetros Variables: 2, 4, 6, 8, y 10 atm.

Parámetros constantes:

•            25 % sólidos

•            200 °C

•            270 #

En la Figura 6 se muestra el efecto de la presión, el valor más favorable es para 10 atm, y por debajo a esta presión el grado de oxidación disminuye.

La oxidación a presión¹ llevada a temperatura entre 170 a 225 °C y cuyas presiones totales entre 6,6 a 25,2 atm, con las cuales la oxidación sulfuros es mucho mejor, por tanto, la liberación de partícula de oro será mejor, de la misma forma el tiempo de oxidación es reducida.

CONCLUSIONES

El proceso de lixiviación a presión es una opción técnica, para oxidar los sulfuros y liberar partículas de oro que se encuentra dentro de la red cristalina de los sulfuros.

La solución bacterial constituye ser un reactivo lixiviante para los sulfuros.

El comportamiento de la oxidación mejora para una relación de sólido/líquido, este valor debe ser menor a 25%, el tamaño de partícula en el estudio se establece en 200 mallas.

La presencia de iones como Fe⁺² Cu⁺⁺ y otros es evidente, principalmente el hierro y cobre, este último es el más importante del resto por su valor, el mismo puede ser recuperado favorablemente empleando técnicas conocidas, de la misma forma pueden ser recuperados otros elementos si es que hubiera.

Realizar un proceso de cianuración de oro con el material o mineral oxidado.

El incremento de la temperatura mejora en la oxidación, además, la solubilidad en función

directa de la temperatura, este valor se acentúa en 200 °C y la presión en 10 atm, con los cuales se logra un gado de oxidación media en 35% aproximadamente.

 

RECOMENDACIONES

De acuerdo a lo señalado, si la formación de azufre fuera muy significativo, el cual puede ser removida utilizando un proceso combinado con la lixiviación bacterial y generar nuevamente iones Fe (III), y este puede ser utilizado nuevamente en los procesos de lixiviación en autoclave.

 

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