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Title:
HYDROMETALLURGICAL PROCESS FOR THE RECOVERY OF GOLD FROM ARSENICAL REFRACTORY MINERALS, PASSIVATION AND DISPOSAL OF THE RESIDUES THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/065621
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the hydrometallurgical process for the recovery of gold from arsenical refractory minerals, which promote a more efficient recovery in comparison to the conventional processes. This process comprises two steps: i) once the gold concentrate (arsenopyrite and arsenical pyrite) is obtained, same passes through a regrinding step, with the addition of the oxidising reagent, and subsequently through an intensive cyanidation step, with the addition of the dispersing reagent.

Inventors:
PILLIHUAMÁN ZAMBRANO, Adolfo (Avenida del Pacífico 180, Torre 12 Dpto. 101, Condominio,Parques de la Huaca, San Miguel, LIma 32, PE)
ALFARO DELGADO, Edmundo Abdul (Jirón Comandante Jiménez No 462, Urbanización San FelipeDpto. No 101, Magdalena, Lima 17, PE)
SHISHIDO, SÁNCHEZ, Manuel (Calle San Antonio No 322-B, Urbanización Ventura Rossi,Rimac, Lima 25, PE)
Application Number:
PE2016/000004
Publication Date:
April 20, 2017
Filing Date:
April 04, 2016
Export Citation:
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Assignee:
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ (Av. Universitaria 1801, San Miguel, Lima 32, PE)
International Classes:
C01G7/00; C22B11/08
Foreign References:
US2479930A1949-08-23
AU554947B31986-10-14
Other References:
KHOLMOGOROV, A. G. ET AL.: "Hydrometallurgical recovery of gold from arsenopyrite refractory concentrates.", EJMP & EP ( EUROPEAN JOURNAL OF MINERAL PROCESSING AND ENVIRONMENTAL PROTECTION, vol. 3, no. 3, 2003, pages 297 - 300, XP055376032
Attorney, Agent or Firm:
ARANA COURREJOLLES, María del Carmen Susana (Bolognesi 125 - Piso 9, Miraflores, Lima 18, PE)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Un proceso hidrometalúrgico para la recuperación de oro a partir de minerales refractario arsenicales, en donde dicho proceso comprende:

(i) concentrar el mineral refractario por flotación;

(ii) remoler el concentrado de la etapa (i) incorporando un proceso de pre- oxidación;

(iii) cianuración de la mezcla oxidada de la etapa (ii);

en donde además el proceso se CARACTERIZA PORQUE;

el proceso de pre-oxidación comprende la adición de un reactivo oxidante seleccionado de carburo de calcio, y

el proceso de cianuración comprende la adición de cualquier dispersante teniendo como principal compuesto el silicato de sodio. 2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el carburo de calcio se prepara en partículas finas aisladas del medio ambiente.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la concentración de carburo de calcio es de 1 hasta 10Kg/Tm.

4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la concentración de silicato de sodio es de 3 hasta 9 Kg/Tm.

5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el proceso de cianuración continúa por 24 horas con agitación.

Description:
PROCESO HIDROMETALÚRGICO PARA LA RECUPERACIÓN DE ORO A PARTIR

DE MINERALES REFRACTARIOS ARSENICALES. PASIVACIÓN Y DISPOSICIÓN

DE SUS RESIDUOS

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un proceso hidrometalúrgico para la recuperación de oro a partir de minerales refractarios arsenicales, que se encuentra en el campo tecnológico de la química aplicativa, específicamente en ehcampo de la minería.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los procesos metalúrgicos para recuperación del oro a partir de sus minerales, presentan las siguientes condiciones: (1) para el caso del oro libre o "liberado" se pueden aplicar diferentes métodos de tratamiento: los gravimétricos (en especial con-, concentradores centrífugos), los procesos de flotación (aprovechando la flotabilidad, natural del oro), la electrostática (utilizando la alta conductividad del oro), la lixiviación con cianuro (para minerales susceptibles a la cianuración), y la fundición; y (2) para el caso del oro libre asociado (incluido en otras especies minerales), el proceso convencional tiende a mezclar la gravimetría, la flotación (si se trata de oro asociado a "piritas") y la cianuración/recuperación hasta llegar a oro metálico.

Para el caso de oro asociado a arsenopirita que no sea posible de lixiviar con cianuro, el oro no puede ser visto ni siquiera con microscopios potentes. Este oro se inserta en la red cristalina de los minerales y no es posible disolverlo directamente por sustancias lixiviantes, por lo que se necesita de una operación previa que rompa o debilite la molécula y exponga el oro a la acción del cianuro (o del reactivo lixiviante que se utilice). La molienda ultrafina de minerales refractarios no puede solucionar este problema; ya que, no se trata de inclusiones de oro micrométricas que puedan "liberarse" reduciendo sustancialmente el tamaño de la partícula, sino de oro introducido en la molécula misma. Tampoco el cambio del lixiviante (tiosulfato, tiourea, agua regia, etc.) puede llegar a ser una solución si previamente no se integra una etapa de oxidación. Los procesos actuales hidrometalúrgicos de recuperación de oro asociado con sulfuros primarios de hierro como la pirita requieren una concentración del mineral valioso mediante procesos gravimétricos o por flotación, y una siguiente liberación del área superficial del oro en éstos concentrados, esto se logra con una remolienda llegando a granulometrías muy finas (aproximadamente 80% a 90% menor a 74 mieras), bajo estas condiciones el oro asociado a la pirita está expuesta a la acción del cianuro que formara complejos con el oro solubilizándolo en un complejo Auro-Cianuro, que posteriormente es refinado con el uso del carbón activado y su posterior cementación con polvo de Zinc ("proceso Merril Crowe"), este proceso también se puede aplicar a minerales de baja ley (o contenido metálico) con el sistema de "bath Leaching".

Actualmente, la extracción de oro en minerales arsenicales o refractarios es un problema muy frecuente en los yacimientos con contenidos importantes de oro. Los procesos convencionales de lixiviación con cianuro no son muy efectivos en esta clase de minerales. Para ello se busca la oxidación del mineral debilitando la matriz de la molécula y así poder liberar el oro asociado a ella. En la actualidad están en vigencia procesos pirometalúrgicos como la tostación (J. H. Coronado, et al. 2012), e hidrometalúrgico como la lixiviación bacteriana (P. Chiacchiarinia, et al. 2000) y oxidación con agentes oxidantes como el oxígeno a presión (Lauri RUSANEN, et al. 2013) y el cloro (Mehdi Ghobeiti, et al. 2013) que facilitan la extracción del oro en los minerales refractarios. El inconveniente es el alto costo que dichos procesos involucran tanto en dinero como en tiempo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un proceso hidrometalúrgico novedoso e innovador que se presenta como alternativa a los procesos tradicionales del estado de la técnica. En un ámbito de la invención se proporciona una oxidación controlada en condiciones normales de presión y temperatura, con la aplicación de un compuesto que genera condiciones de oxidación no extremas y que no obligan a la aplicación de temperaturas superiores a 40 °C. Estas condiciones hacen que el proceso de la invención sea de fácil implementación en las plantas convencionales de tratamiento de oro. El proceso de la invención comprende la inclusión de un reactivo oxidante dentro de las plantas de tratamiento convencional de minerales con contenido de oro refractario, siendo que dicha inclusión de reactivo oxidante permite una recuperación más eficiente de oro a partir de minerales refractarios.

La invención proporciona un proceso hidrometalúrgico que alcanza hasta un 80% de recuperación de oro, en comparación con el 30% de oro recuperado con los métodos actuales del estado de la técnica, dependiendo del tipo de yacimiento, asociaciones, composición mineralógica y ley del mineral de cabeza. Además la invención también permite que no se requiera el uso de equipos costosos, o el empleo de altas presiones y/o altas temperaturas.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS - La Figura 1 muestra un diagrama de flujo de un proceso de cianuración del estado de la técnica.

- Figura 2 muestra una incrustación de oro en pirita.

- Figura 3 muestra un diagrama de flujo de un proceso de cianuración que incorpora el proceso de oxidación de la invención.

- Figura 4 muestra una gráfica de recuperación de oro versus tiempo a partir del mineral refractario de Ecuador usando el proceso de la invención.

- Figura 5 muestra recuperación de oro según los reactivos utilizados (carburo de calcio, peróxido de hidrógeno e hipoclorito).

- Figura 6 muestra la recuperación de oro con diferentes materiales de molienda (bolas de cerámica y acero).

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Los procesos actuales hidrometalúrgicos de recuperación de oro asociado con sulfuras primarios de hierro como la pirita requieren una concentración del mineral valioso mediante procesos gravimétricos o por flotación, y una siguiente liberación del área superficial del oro en estos concentrados, esto se logra con una remolienda llegando a granulometrías muy finas (aproximadamente 80% a 90% menor a 74 mieras), bajo estas condiciones el oro asociado a la pirita está expuesta a la acción del cianuro que formara complejos con el oro, solubilizándolo en un complejo Auro-Cianuro, que posteriormente es refinado con el uso del carbón activado y su posterior cementación con polvo de Zinc (proceso Merril Crowe), este proceso también se puede aplicar a minerales de bajo contenido metálico con el sistema de "bath Leaching", como se muestra en diagrama de flujo de la Figura 1. Estos procesos descritos se realizan a minerales con asociaciones de oro en donde la inclusión del oro es fina (ver Figura 2).

En el caso de otros minerales sulfuras primarios, como la arsenopirita que tiene altos contenidos de oro asociados, que se encuentran formando parte de la estructura cristalina, es decir el oro forma parte de la molécula mineral; el mineral es muy estable y por lo tanto el cianuro no puede disolver el oro que se encuentra en la estructura.

Dada la dificultad de la actividad del cianuro para disolver oro en estos minerales, preferiblemente arsenopirita, la invención proporciona un proceso de oxidación previo a un proceso de cianuración. El proceso de oxidación permite la liberación del oro a partir del mineral para que posteriormente el oro pueda ser cianurado o complejado para ,su posterior recuperación.

La invención proporciona un proceso hidrometalúrgico para la recuperación de oro a partir de minerales refractarios arsenicales (arsenopirita) que proporciona una oxidación controlada en condiciones normales de presión y temperatura, con la aplicación de un reactivo que genera las condiciones de oxidación, las cuales no son extremas ni obligan a la aplicación de temperaturas superiores a 40 °C. En particular, la invención se refiere a un procedimiento de oxidación en los minerales refractarios que comprende dos elementos: (1 ) adicionar un reactivo oxidante conformado por carburo de calcio, donde el carburo de calcio se prepara en partículas finas aislado del medio ambiente para evitar el contacto con la humedad del ambiente; y (2) adicionar un dispersante conformado básicamente por silicato de sodio. El carburo de calcio y el silicato de sodio que se emplean son obtenidos de forma industrial y adquiridos a nivel comercial.

Específicamente, el carburo de calcio es adicionado en la etapa de remolienda en los concentrados auríferos, conformados por pirita arsenical y arsenopirita con altos contenidos de oro, el carburo actúa inmediatamente con el agua formando un ambiente oxidante al generar una reacción química violenta en la formación de acetileno e hidróxido de calcio, esta reacción influye en las partículas minerales ayudando a su descomposición y liberación del oro que se encuentra atrapado en la estructura cristalina de los minerales arsenicales, el acetileno a su vez, tiene alta disolución en agua y reacciona con el oxígeno disuelto en agua. El silicato de sodio a su vez ayuda a que la superficie de las partículas de los minerales tengan un contacto directo con la reacción del carburo de calcio; ya que, al oxidarse las partículas de los minerales generan ultra-finos conocidos como lamas que dificultan el contacto del mineral con el cianuro de sodio que posteriormente disuelve el oro expuesto por !a oxidación.

Sin importar cuál sea el proceso de concentración de la arsenopirita o pirita arsénica!, el proceso está dirigido al proceso extractivo en la etapa de remolienda donde la acción del carburo de calcio y el silicato de sodio es más efectiva que en los procesos de agitación en pulpa.

El proceso comprende las siguientes etapas: (1 ) Concentración del mineral refractario por flotación; (2) Agregar un reactivo oxidante (carburo de calcio) en el proceso 1 de remolienda; y (3) Agregar un reactivo dispersante (silicato de sodio) en el proceso de cianuración.

Se realizaron remoliendas a diferentes concentraciones, el procedimiento fue como sigue:

Agregar 100 gr de mineral refractario con 50 gr de agua a un molino con bolas cerámicas o bolas de acero.

Agregar carburo de calcio en proporciones de 1 Kg/Tm

Agregar Cianuro de sodio para una concentración final de 5000 ppm

Agregar silicato de sodio en proporciones de 3, 6 y 9 kg/Tm.

Agregar 1.4 gr de óxido de calcio (cal) para llegar a un pH de 10.5 a 1 1.0

· Moler el mineral a una granulometría aproximada de 95% - 400m

Descargar el mineral y acondicionar la pulpa a aproximadamente 20% de sólidos.

Acondicionar y dejar cianurar por 24 horas continuas por agitación. Bajo estas condiciones se han conseguido recuperaciones superiores a las obtenidas con agentes oxidantes fuertes como el peróxido de hidrogeno e hipoclorito de sodio que son muy costosos. Según los resultados obtenidos se puede proponer una implementación en un proceso de cianuración comercial como se muestra en la Figura 3.

El proceso de la invención se ha realizado en tres diferentes tipos de mineral, i) mineral refractario arsenical (arsenopirita) del Ecuador ii) mineral refractario arsenical (arsenopirita) de Ancash y Ni) minera! refractario arsenical (pirita, arsenopirita) con presencia de enargita de la mina "PORACOTA", los cuales son conocidos debido a los problemas de recuperación de oro por la refractariedad y la poca recuperación de oro. Se ha realizado pruebas comparativas entre un proceso convencional de cianuración y un proceso de cianuración con pre-oxidación, donde la reacción del carburo de calcio con el mineral es exotérmica generando un ambiente oxidante.

Ejemplo 1

Mineral refractario arsenical (arsenopirita) del Ecuador. Este mineral tiene una ley de cabeza de 42 gr/ton de oro, siendo los parámetros de operación como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1. Parámetros de operación

Se obtuvo al cabo de 24 horas una recuperación de 34.4% usando el proceso de la invención, como se muestra en la Figura 4. El porcentaje de recuperación es mucho mayor que comparado con la recuperación de 1.8% sin utilizar el reactivo oxidante. Ejemplo 2.

Mineral refractario arsenical (arsenopirita) de Ancash. Este mineral tiene una ley de cabeza de 25 gr/ton de oro, siendo los parámetros de operación como se muestra en la Tabla 2.

Tabla 2. Parámetros de operación

Se obtuvo al cabo de 24 horas una recuperación de 76.4% usando el proceso de la invención, este es porcentaje es mayor comparado con una recuperación de 30.8%: sin utilizar el reactivo oxidante (carburo de calcio).

Ejemplo 3

Mineral refractario arsenical (pirita, arsenopirita) con presencia de enargita hasta 3% de Cu de la mina "PORACOTA". Este mineral tiene una ley de cabeza de 41 gr/ton de oro, siendo los parámetros de operación como se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3. Parámetros de operación

Porcentaje de solidos 66%

Adición de reactivo oxidante 1 gr de carburo de calcio en molienda

Concentración del cianuro 12000 ppm

Adición de dispersante (CP-12) 10 gr

Masa de mineral 100 gr

Cianuración por agitación continua por 2 ¿ \ horas Se obtuvo al cabo de 24 horas una recuperación de 15.4% usando el proceso de la invención, este es mayor comparado con una recuperación de 0.05 % sin utilizar el reactivo oxidante (carburo de calcio).

Además, los resultados de análisis de microscopía electrónica de dos muestras de relave se observan en las Tablas 4 y 5, donde la primera es de un proceso convencional de cianuración y la segunda de un proceso de cianuración con pre-oxidación de acuerdo con la invención.

TABLA 4. Composición química (%) de los minerales identificados en la muestra de cianuración pre-oxidación.

TABLA 5. Composición química (%) de los minerales identificados en la muestra de cianuración convencional.

Se observa que el contenido de oro es comparativamente mayor en un relave con cianuración convencional que en un relave con pre-oxidación, los resultados son favorables debido a que con la pre-oxidación se recupera mayor cantidad de oro. Se debe tener en cuenta además que cada mineral es diferente, en algunos minerales será mucho más favorable que en el mineral analizado.

Ejemplo 4

Se han realizado pruebas usando el reactivo oxidante (carburo de calcio) en comparación con los reactivos químicos usuales (peróxido de hidrógeno e hipoclorito) para oxidar algunos minerales. Se realizó un estudio comparativo a concentraciones altas de reactivo oxidante y concentraciones de cianuro por encima de los estándares industriales.

En las pruebas realizadas se observa una ventaja del carburo de calcio en comparación con el peróxido de hidrógeno e hipoclorito, dicha ventaja también se ve reflejada en costos ya que el carburo de calcio es más económico que los otros reactivos mencionados. Se observó que en una concentración igual (es decir 10 Kg/Tm de reactivo oxidante), la recuperación de oro es igual o ligeramente superior que los reactivos oxidantes como el hipoclorito o el peróxido de hidrógeno tal como se muestra en la Figura 5.

El aumento del reactivo oxidante (carburo de calcio) hace que el mineral lixiviado sea aglomerado y en consecuencia se impida el contacto del cianuro con el mineral oxidado. No obstante es importante señalar que en el presente ejemplo se inicia a partir de una concentración de 10 Kg por tonelada, que es una concentración muy alta, siendo que el mineral es tratado a concentraciones extremas de concentración desde un inicio, por lo que la utilización del carburo de calcio es muy ventajosa a concentraciones menores a 10Kg por tonelada.

Ejemplo 5

Se compara el empleo de bolas de cerámicas y bolas de acero en la etapa de remolienda de acuerdo al proceso de la invención. Los procesos realizados se tomaron de manera aislada usando materiales inertes (bolas cerámicas y bolas de acero) se observa que la recuperación fue de 18 % de oro con bolas de acero, como se observa en la Figura 6. APLICACIÓN INDUSTRIAL

La principal aplicación de la invención es en el campo de la Metalurgia Extractiva de la Industria Minera y consiste en implementar y optimizar los procesos de cianuración intensiva, la implementación de la metodologa descrita servirá para el proceso de minerales de difícil extracción aurífera en el campo de refractarios arsenicales con un cambio poco significativo de un circuito convencional ya descrito.

También podría aplicarse en pre-oxidación en otros procesos referidos a metalurgia extractiva.