Lixiviacin de oro con tiosulfato como alternativa al cianuro

Fernando Torres1, Miguel Angel Mas1, Jos Marcio Yampa1, y Adriana Sofia Tua1

1 Instituto de Investigaciones Mineras (IDIM) Facultad de Tecnologa y Ciencias Aplicadas, Universidad Nacional de Catamarca

Maximio Victoria N 55 Catamarca - Argentina ftorres@tecno.unca.edu.ar

Resumen. Se ha aplicado tiosulfato como alternativa al cianuro para lixiviar oro de muestras de colas de flotacin. Los ensayos incluyeron pruebas en frascos rotantes de 3 lts de capacidad, utilizando colas de flotacin en las que el oro se encuentra en un rango de tamaos entre 6 y 10 . Se utilizaron concentraciones variables de tiosulfato de sodio, entre 0,4 y 0,8 M, hidrxido de amonio (0,4 M) y cobre como sulfato de cobre, en tres concentraciones, 0M, 0,05M y 0,075M. Los resultados indican que se obtienen recuperaciones de un 70% de oro y un 77% de plata prcticamente todo el oro libre fue recuperado en los ensayos ejecutados.

Keywords: Ensayos lixiviacin Oro - Tiosulfato.

1 Introduccin

En la actualidad el cianuro es el agente lixiviante ms ampliamente usado en la extraccin de metales preciosos tales como el oro y la plata, debido a su bajo costo y simplicidad qumica, pero la mayor desventaja que posee es su alta toxicidad que lo hace muchas veces incompatible con normas ambientales a las cuales estn siendo sometidas actualmente las plantas mineras en todo el mundo. Entre los lixiviantes alternativos al cianuro se encuentra el tiosulfato de amonio o sodio, el cual presenta un comportamiento muy favorable para minerales que contienen cobre y cierta cantidad de materias carbonceas, adems de ser una alternativa no contaminante en comparacin con la alta toxicidad del cianuro. La disolucin de oro en una solucin de tiosulfato de amonio o sodio, es una reaccin que puede ser catalizada directamente por la presencia de in cprico. El trabajo fue dirigido a estudiar la posibilidad de lixiviacin de Au desde las colas utilizando el Cu contenido en ellas como catalizador. En la figura 1, se presenta un esquema de la lixiviacin de oro con tiosulfato de amonio. El agente oxidante del oro metlico aparece en la solucin como in cprico, en forma de cuprotetramina, Cu (NH3)42+.

1.1 Quimica de la disolucin de oro con tiosulfato

Yen, [2] propone una reaccin redox electroqumica, para explicar la lixiviacin del metal noble. As por ejemplo, para la extraccin de oro, considera que ocurre una reaccin de corrosin del metal catalizada por Cu2+ y NH4+ en solucin. En el rea andica, el oro es primero oxidado y luego acomplejado con amonaco:

Au Au+ + e- (1) Au+ + 2 NH3 [Au (NH3)2]+ (2)

El complejo formado es rpidamente reemplazado por el complejo ms estable formado por el oro con el in tiosulfato:

[Au (NH3)2]++2S2O32-[Au (S2O3)2 ]3- +2NH3 (3)

En el rea catdica, el complejo tetramin-cobre (II) es transformado a diamin-cobre (I) y el oxgeno presente en la solucin lo oxida a complejo cprico:

[Cu (NH3)4]2+ + e- [Cu (NH3)2]+ + 2 NH3 (4) 4 [Cu (NH3)]2+ + 8 NH3 + O2 + 2 H2O 4 [Cu (NH3)4]2+ + 4 OH- (5)

Tanto el amonaco como el Cu2+ son reciclados en el sistema, por lo tanto, las reacciones andicas y catdicas pueden resumirse as:

4 Au + 8 S2O32- + O2 + 2 H2O 4 [Au (S2O3)2 ]3- + 4 OH- (6)

En la figura N 1, se presenta un esquema de la lixiviacin de oro con tiosulfato de

amonio. El agente oxidante del oro metlico, aparece en la solucin como in cprico, en forma de cuprotetramina, Cu (NH3)42+.

Figura N 1: Modelo electroqumico de la disolucin de oro con tiosulfato catalizado con cobre.

Fuente: P. Navarro D., A. Villarroel P., F. Alguacil P. [1]

En el rea andica, el oro es acomplejado simultneamente, tanto por el tiosulfato como por el amoniaco, formando un auro-tiosulfato Au (S2O3)23- y una amina de oro Au (NH3)2+ respectivamente, siendo el complejo con tiosulfato el ms estable termodinmicamente a pH cercano a 10.

1.2 Descripcin mineralgica de la muestra

La muestra est constituida por un 84,90% de ganga no metlica (tabla N1). El oro se presenta como oro nativo. La calcopirita es la especie de cobre sulfurado mayoritaria, la covelina y enargita se presentan en trazas. Contiene indicios de blenda y trazas de galena. La Pirita es la especie de hierro ms abundante, en bastante menos proporcin se presenta la magnetita, hematita y limonita. Tabla N1: Especies principales presentes en las colas estudiadas.

Especie Frmula qumica

Especie Frmula qumica

Oro Au Pirita FeS2 Calcopirita CuFeS2 Rutilo TiO2

Enargita Cu3AsS4 Hematita Fe3O4 Covelina Cu2S Magnetita Fe2O3 Galena Pb S Limonita Fe2O4*nH2O Blenda ZnS Ganga no metlica --

Molibdenita MoS2 -- --

Las variables experimentales estudiadas fueron:

Concentracin de tiosulfato. (de sodio de amonio) Concentracin de hidrxido de amonio (para los ensayos con tiosulfato de

sodio) Concentracin de ion cprico. pH (en el rango de 10 a 11) Temperatura. (ambiente) Razn slido-lquido. (% de slidos) R.p.m. del agitador.

Por antecedentes de estudios realizados [1][2][4], se conoce que existe una fuerte dependencia de la disolucin de oro con la concentracin de ion cprico y el pH del sistema.

1.3 Anlisis qumico de la muestra de alimentacin

Tabla N 2: Anlisis qumicos de la muestra de cabeza para los ensayos.

1.4 Caracterizacin del oro:

El oro se presenta liberado en un 73,58% y asociado en un 26,42% a la ganga no metlica. El oro total, tanto liberado como asociado, presenta un tamao granulomtrico promedio de 6m fluctuando entre un tamao mximo de 10m y un Mnimo de 5m. Segn el estado como se presenta, su tamao granulomtrico es el siguiente:

Liberado 6m (~2400#Ty) Asociado 8m (~1800#Ty)

La ganga que presenta oro asociado tiene un tamao promedio de 40m (~400 #Ty) 1.5 Anlisis Granulomtrico vs Liberacin-Asociacin:

En la siguiente tabla se presenta la distribucin granulomtrica del oro segn su estado y de acuerdo con la especie que coexiste:

Tabla N 3: Anlisis granulomtrico y liberacin de las especies mineralgicas en micrones

Intervalo de tamao

(micrones)

# Tyler % Liberacin % Asociacin Total (%)

0-5 -# 400 24,53 26,42 24,5 5-10 -# 400 49,05 26,42 75,47

10-20 -# 400 ---- ---- --- Total 73,58 26,42 100,00

Especie Ley Au 0,61 g/t Ag 8,58 g/t Cu 0,1%

2. Metodologa:

El procedimiento experimental sigui la siguiente secuencia de pasos:

Se prepar la muestra de manera adecuada de tal forma de no perder representatividad.

Se adicion a un reactor de vidrio de 3 Lts de capacidad la solucin lixiviante, preparada de acuerdo a las condiciones experimentales.

Se adicion la masa de muestra al reactor y se ajust el pH adicionando hidrxido de sodio, el sistema trabajo a temperatura ambiente.

Se inici el proceso de lixiviacin agitando el sistema en forma mecnica, manteniendo la pulpa en suspensin.

Se extrajeron muestras de solucin para anlisis qumico de acuerdo al programa experimental.

2.1 Preparacin de muestras:

La muestra utilizada para el estudio son colas de flotacin, y se encuentran a una granulometra -#400, razn por la cual solo debemos proceder a realizar la homogenizacin y posterior cuarteo hasta obtener las muestras definitivas para los correspondientes ensayos de lixiviacin.

Luego de homogeneizar y cuartear la muestra original, se separaron las siguientes fracciones:

Muestras para anlisis de cabeza: 100 grs.

Muestras para ensayos de lixiviacin: 750 grs.

2.2 Esquema de cuarteo -Peso inicial: 14,200 kg -Primer cuarteo: 7,100 Kg -Segundo cuarteo: 3,550 Kg -Tercer cuarteo: 1,770 Kg -Cuarto cuarteo: 880 gr

2.3 Preparacin de los reactores para lixiviacin: Tabla N 4: Resumen de parmetros de los ensayos

3. Resultados:

Los grficos que siguen muestran los resultados obtenidos en la lixiviacin de oro y plata mediante la aplicacin de 3 concentraciones de tiosulfato de sodio 0,4 M, 0,6 M y 0,8 M.

Grfico N 1: Cintica de la recuperacin de oro vs. Tiempo lixiviacin para [S2O3Na2= 0,4 M]

Grfico N 2: Cintica de la recuperacin de oro vs. Tiempo lixiviacin para [S2O3Na2= 0,6 M]

Grfico N 3: Cintica de la recuperacin de oro vs. Tiempo lixiviacin para [S2O3Na2= 0,8 M]

Grfico N 4: Recuperacin de oro vs. Concentraciones de tiosulfato de sodio y tiempos.

4. Discusin:

De los grficos puede verse claramente, que se alcanza la mejor recuperacin con una concentracin de tiosulfato de sodio 0,8 M, obtenindose una recuperacin de 82,50 % a un tiempo de 24 Hs. de lixiviacin. Los ensayos incluyeron anlisis qumicos de slidos (cabeza y colas), en la tabla N 5 y el grfico N 5 que sigue, puede verse la recuperacin obtenida con los slidos. El cierre metalrgico puede considerarse bueno, dado que hay una diferencia entre la recuperacin en los lquidos y en los slidos de 2,17 % (82,50 % para lquidos; 80,33% para slidos), para el mximo de recuperacin obtenida a una concentracin de Tiosulfato de sodio de 0,8 M.

Tabla N 5: Clculos metalrgicos con los productos slidos para oro

Grfico N 5: Recuperacin de Au determinada por anlisis de slidos vs. [S2O3Na2]

Del anlisis qumico de la cabeza, que contiene una ley de plata de inters, se

analiz la recuperacin en relacin a las tres concentraciones usadas en los ensayos. En la tabla N 6 y el grfico N 6 que sigue, se puede ver que la mayor recuperacin obtenida est cercana al 50%, pero no sigue la misma tendencia que para el oro,

Dando menor recuperacin (36,24%) para la concentracin que mejores resultados da para el oro (0,8 M de S2O3Na2). Para las concentraciones de 0,4 M y 0,6 M de Tiosulfato de Sodio, prcticamente no existen diferencias en la recuperacin obtenida, cercanas al 50%.

Tabla N 6: Clculos metalrgicos con los productos slidos para plata

Grfico N 6: Recuperacin Plata vs. Concentracin de Tiosulfato de Sodio para un tiempo de lixiviacin de 24 Hs.

Parmetros medidos en los ensayos:

Se midieron pH y Eh durante los ensayos, los valores obtenidos se dan en los Grficos N 7 y 8. Las especies estables a los valores de pH y Eh durante el ensayo se corresponden con los grficos tericos.

Grfico N 7: Evolucin del pH durante el ensayo.

Grfico N 8: Evolucin del Eh durante el ensayo.

Los valores de concentracin de cobre fueron medidos en las soluciones obtenidas de la lixiviacin de oro, ya que se conoce que en la etapa posterior de extraccin del oro desde soluciones de tiosulfato el cobre disuelto presenta problemas en la cementacin (Cu Zn), produciendo consumos excesivos de cementante [4]. Los valores obtenidos se dan en el grfico N 9.

Grfico N 9: Cobre disuelto a distintas concentraciones de S2O3 Na2

5. Conclusiones:

Se han ensayado colas de flotacin con una ley de cabeza de 0,61 gr/tn, mediante la aplicacin del alternativo hidrometalrgico al cianuro de sodio en la lixiviacin de Au y Ag, que es el Tiosulfato de Sodio/Amonio, reactivo que es un fertilizante utilizado extensivamente por la agricultura.

La nica va de recuperacin de las fracciones de tamaos de Oro existentes en estas colas es, al menos hasta hoy, la va hidrometalrgica.

Las recuperaciones obtenidas para las tres concentraciones ensayadas de tiosulfato de sodio, indican que se extrae en el orden del 70-80% para el Au y del 50% para Ag, aplicando tiosulfato de sodio.

Los valores de recuperacin de Au obtenidos, estn en relacin con la mineraloga de las colas, en las cuales el oro libre (73%) se recupera totalmente, mientras que el oro asociado con ganga (27%) no se est recuperando. En este sentido, el oro asociado a sulfuros, podra recuperarse mediante una biooxidacin previa, con bacterias autctonas para luego aplicar tiosulfato, conformando la dupla Bio-Tio, de la cual hay ejemplos en el mundo (Ej.: Minas de Carlin, EEUU)

La presencia de cobre disuelto es alta cuando se aplica tiosulfato de sodio, ello es esperable, ya que no se consume durante el ensayo formando la tetramina cprica, cual es el caso de la aplicacin de tiosulfato de sodio con amonio y cobre tiosulfato de amonio y cobre. Esta presencia de cobre disuelto es un importante factor a tener en cuenta en la fase siguiente, la de

extraccin por ejemplo con cinc resinas de intercambio inico, en la que el cobre disuelto interfiere, produciendo menores recuperaciones de oro.

6. Recomendaciones: Ejecutar pruebas de biooxidacin para poner en solucin Au de los sulfuros

presentes, y aplicar tiosulfato de amonio, para comparar las recuperaciones con las pruebas ac informadas.

Estudiar la fase de extraccin de Au mediante algunos de los procesos conocidos: cementacin con Zn Cu y resinas de intercambio inico.

Reducir los consumos de tiosulfato, incorporando estabilizadores de los complejos de oro formados con amonio y con tiosulfato.

Realizar un estudio econmico de la recuperacin del oro de estas colas, con los parmetros que se obtengan en la fase extraccin y los aqu determinados.

Explorar otras soluciones metalrgicas a efectos comparativos, un mtodo desarrollado en los 90 es el CGA (Coal Gold Agglomeration), este mtodo Es ambientalmente excelente, tanto como el Tiosulfato y podra ser una alternativa vlida, para colas, como para concentrados.

7. Bibliografa:

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