Enriquecimiento por gravedad de minerales auríferos

Actualmente, la concentración gravitacional de oro es ampliamente utilizada en las plantas de extracción de oro en todos los países del mundo, incluidos aquellos que son los principales productores de este metal.

Según la naturaleza de las materias primas procesadas, estas fábricas se dividen en 3 grupos:

• minerales de cuarzo y sulfuro de cuarzo que contienen metales preciosos principalmente en forma soluble en cianuro.
• minerales de pirita y arsénico-pirita con oro finamente diseminado en sulfuros resistentes a la cianuración, así como minerales que contienen materia carbonosa con actividad de sorción.
• minerales complejos que contienen, además de oro y plata, metales pesados ​​no ferrosos (cobre, plomo, zinc, antimonio), así como uranio.

Dentro de cada grupo se determina el número de empresas que utilizan procesos de enriquecimiento por gravedad, flotación y cianuración (Tablas 1, 2).

Tabla 1. Escala de aplicación de la gravedad, flotación y cianuración

Tabla 2. Enriquecimiento de minerales por gravedad

Enriquecimiento por gravedad de minerales auríferos -

Más de 1/3 de las empresas lo practican, sin embargo la gravedad sin combinación con otros procesos casi nunca se utiliza.

En los últimos años se han producido grandes avances en la tecnología de enriquecimiento por gravedad de las materias primas de minerales de oro. Esto se manifiesta, en primer lugar, en la creación de nuevos dispositivos capaces de extraer no sólo partículas grandes sino también muy pequeñas de oro metálico liberado durante el proceso de molienda del mineral, como los concentradores centrífugos y las máquinas de jigging centrífugo, en las que la intensidad de separación de las partículas de oro y otros minerales con una densidad de grano menor aumenta muchas veces.

En la gran mayoría de los casos, la gravedad se utiliza en combinación con cianuración, flotación o ambas. Para minerales simples, los esquemas más típicos son el enriquecimiento por gravedad y flotación por gravedad con cianuración de relaves de flotación y, en algunos casos, concentrados por gravedad. El objetivo principal de la gravedad en estas opciones es eliminar grandes cantidades de oro libre del mineral y convertirlo en productos (concentrados) que se procesan en un ciclo metalúrgico separado de la mayor parte del mineral.

Además de aumentar (normalmente entre un 2% y un 4% de la recuperación total de oro), esto permite prevenir o al menos reducir significativamente la acumulación de oro en los aparatos de molienda y mezcla.

La flotación, al igual que el enriquecimiento gravitacional, se refiere a métodos de enriquecimiento mecánico, cuando la concentración y separación de los componentes minerales se lleva a cabo sin alterar su estructura cristalina ni su composición química. Dichos métodos también pueden incluir separación magnética, eléctrica y radiométrica (incluida la clasificación fotométrica), separación de minerales por forma y tamaño de partículas, adhesión selectiva (recolección mediante superficies pegajosas) y algunos otros procesos. Sin embargo, a diferencia de los métodos enumerados anteriormente, incluidos los de gravedad, la flotación se basa en el uso de reactivos químicos que realizan una variedad de funciones.

La base del enriquecimiento por flotación, que se lleva a cabo generalmente en un ambiente acuoso, es el principio de impartir propiedades hidrófobas a los granos del componente extraído, por lo que no son humedecidos por el agua y son "empujados" hasta el límite. de las fases líquida y gaseosa, incluso si la densidad de estos granos es muchas veces mayor que la densidad del agua.

La hidrofobicidad se imparte a los granos minerales mediante reactivos colectores (colectores) introducidos en la suspensión y fijados en la superficie de las partículas extraídas, por ejemplo, sulfuros. El proceso de separación de esta última del resto de la masa de mineral (“relaves” de flotación) se intensifica aireando la pulpa con aire, utilizando agentes espumantes y reactivos especiales que inhiben la flotación de minerales de roca estéril, así como regulando la Valor de pH, es decir creando un ambiente pulpar ácido, alcalino o neutro.

Gracias a la gama extremadamente amplia de reactivos de flotación, cuyo número total es de aproximadamente 6 a 8 mil, es posible concentrar prácticamente cualquier mineral mediante flotación. Sobre la misma base, se han desarrollado principios y métodos de separación (selección) de diversas mezclas de minerales para obtener productos individuales (concentrados) que cumplan con los requisitos del mercado y las condiciones para su posterior uso o procesamiento químico y metalúrgico. En este sentido, la flotación, como método de enriquecimiento mecánico de materias primas minerales, tiene un gran potencial, lo que determina su uso generalizado en diversas industrias, incluida la metalurgia ferrosa y no ferrosa, la industria del carbón, en la producción de diamantes, grafito. fósforo, barita, magnesita, arcillas koalinas puras y otros productos minerales. Actualmente se procesan anualmente más de 2 mil millones de toneladas de minerales mediante flotación, y esta es la mejor característica de este proceso tecnológico.

La flotación juega un papel bastante importante en el beneficio de materias primas de mineral de oro. Sin embargo, esto tiene en cuenta una circunstancia importante que distingue la capacidad de flotación de los minerales de oro de la mayoría de los minerales de metales no ferrosos. Estos últimos se caracterizan por una clara separación de las principales etapas tecnológicas: tratamiento de minerales y procesamiento metalúrgico de concentrados. Estas etapas se llevan a cabo en empresas individuales (plantas concentradoras, plantas metalúrgicas), que a menudo forman parte de diversas asociaciones de producción. Al mismo tiempo, la inmensa mayoría de las fábricas de extracción de oro funcionan según esquemas con un ciclo completo desde el procesamiento del mineral hasta el producto final comercializable: lingotes de oro (aleación Dore). Por este motivo, el procesamiento del mineral en las empresas mineras de oro se suele realizar mediante esquemas combinados, combinando operaciones de enriquecimiento por flotación por gravedad con cianuración y otras operaciones químicas y metalúrgicas (fundición, tostación, autoclave u oxidación bioquímica, etc.).

Beneficio por flotación de minerales en plantas de recuperación de oro.

Según la actividad de flotación en los minerales, los minerales que contienen oro se pueden ordenar en la siguiente secuencia (en orden descendente):

- intercrecimientos de oro metálico con sulfuros de hierro (pirita, arsenopirita) y sulfuros de metales pesados ​​​​no ferrosos (calcopirita, galena, etc.);

- verdaderos sulfuros auríferos, en los que el oro está presente en forma de finas inclusiones metálicas;

- granos de oro libres y aleaciones naturales de oro y plata (electro, kustelita, etc.)

El mayor efecto del uso de la flotación se logra al extraer oro de minerales con mineralización predominantemente de sulfuros. La flotación se utiliza muy raramente para minerales de oro oxidados, ya que no proporciona una recuperación satisfactoria del metal en concentrados, siendo muy inferior en este sentido al proceso de cianuración directa del mineral. Sin embargo, el uso de la flotación resulta de gran utilidad en el proceso de estudios mineralógicos para aislar granos finos de oro libre de minerales oxidados para su posterior examen microscópico con el fin de establecer el tamaño y morfología de los granos de oro. Como regla general, el proceso de flotación de minerales de oro se lleva a cabo en un ambiente ligeramente alcalino (pH = 7-9). Para crear un ambiente de este tipo, se usa soda o cal (esta última se usa con menos frecuencia, ya que tiene una propiedad depresiva débil en relación con la pirita aurífera y, en cierta medida, con el oro nativo).

Como colectores se utilizan xantatos de etilo o butilo. Como agente espumante se suele utilizar aceite de pino o cresol. Para activar la pirita, se introduce sulfato de cobre en la pulpa (durante la molienda).

La depresión de los minerales de ganga, incluidas las arcillas, es producida por silicatos y (menos comúnmente) por sulfuro de sodio. Este último también se utiliza para la sulfuración de la superficie de partículas de minerales oxidados (malaquita, azurita, cerusita, anglesita, smithsonita, etc.) con el fin de conferirles actividad de flotación.

Para la flotación de minerales de oro y plata, dependiendo de su composición material, se utilizan una variedad de dispositivos: máquinas de flotación mecánicas multicámara, neumomecánicas, neumáticas y de gran volumen (tanque). En los últimos años, se han desarrollado y están funcionando con éxito en varias empresas mineras de oro, columnas de flotación diseñadas para el enriquecimiento de minerales finamente molidos y en suspensión para la concentración de oro nativo y sulfuros que contienen oro grueso en ciclos de molienda de minerales. La flotación flash se considera una alternativa a los métodos de gravedad para extraer oro de minerales "recién triturados" y se utiliza eficazmente en las fábricas.

La flotación se utiliza muy raramente como único proceso tecnológico. Se trata principalmente de empresas que procesan minerales complejos que, junto con el oro y la plata, contienen otros metales no ferrosos (cobre, plomo, zinc, antimonio) en concentraciones y formas minerales que permiten la posibilidad y viabilidad económica de la extracción asociada de estos metales. en productos líquidos comercializables. La flotación en modo reactivo especial permite aislar concentrados de composición estándar de cobre, plomo, zinc y antimonio a partir de minerales de oro, que se envían para su posterior procesamiento a plantas metalúrgicas especializadas. Durante la flotación, una parte importante de los metales nobles presentes en la materia prima también pasa a estos concentrados. Las posibilidades de su posterior extracción están determinadas por la tecnología de la producción metalúrgica principal.

La principal estrategia de las empresas mineras de oro que realizan procesamiento complejo de minerales polimetálicos, además de obtener concentrados de calidad de metales no ferrosos mediante flotación, es asegurar la máxima extracción posible de oro en el sitio utilizando otros procesos tecnológicos, en particular el enriquecimiento por gravedad y cianuración. La mayoría de las empresas practican este tipo de tecnología combinada de gravedad, flotación y cianuro para procesar minerales complejos.

Los objetos favorables para el uso de la flotación son minerales tecnológicamente resistentes, en los que el oro está estrechamente asociado con los sulfuros de hierro y no se puede extraer mediante cianuración sin el uso de procesos preparatorios bastante complejos y costosos: tostado oxidativo, autoclave u oxidación bioquímica de sulfuros.

La flotación permite no solo concentrar sulfuros auríferos (pirita, arsenopirita) en un pequeño volumen de concentrado enviado para procesamiento metalúrgico, sino también separar estos sulfuros, por ejemplo, pirita y arsenopirita o piritas de varias generaciones, que difieren en el contenido de oro.

Como una de las opciones, el enriquecimiento de minerales de oro de baja ley (Au 2,2 g/t) se produce mediante tecnología combinada de flotación por gravedad. En el proceso de flotación se utiliza un activador especial de oro metálico y de intercrecimientos de oro con pirita. En combinación con xantato de amilo potásico (recolector de pirita) y dióxido de carbono introducido en la pulpa para mantener el valor de pH óptimo = 8,4-8,6, el reactivo permite extraer el 85% del oro en el concentrado conservando aproximadamente el 75% de la pirita. Presente en los relaves de flotación principalmente fracciones que no contienen oro. Teniendo en cuenta la gravedad, la recuperación total de oro en concentrados en la planta es de más del 90%, con un rendimiento de concentrado de sólo el 1,9% del mineral.

Al procesar minerales de sulfuro carbonoso, la mejora de la calidad y la reducción del rendimiento de los concentrados que contienen oro se logra mediante la eliminación por flotación preliminar de las fracciones de carbón residual del mineral en términos de contenido de oro, o mediante la flotación secuencial de carbono y sulfuros con una cuidadosa selección del régimen de reactivos en cada etapa.

Si hay presencia simultánea de oro refractario (en sulfuros) y oro fácilmente cianurable en los minerales, el enriquecimiento por flotación se complementa con una operación de cianuración, a la que se someten los minerales originales antes de la flotación o los relaves del enriquecimiento por flotación. Los concentrados de pirita y arsenopirita obtenidos durante la flotación también se procesan in situ mediante cianuración, pero sólo después de una exposición química, termoquímica o bioquímica preliminar de los sulfuros auríferos.

En las empresas que procesan minerales de composición simple con oro que se cianura con relativa facilidad, la flotación se utiliza solo si garantiza la producción de relaves que contienen oro y si al mismo tiempo los costos del procesamiento hidrometalúrgico se reducen significativamente, ya que no se procesa toda la masa del mineral. sometidos a cianuración, pero sólo concentrados de flotación.

La flotación se ha convertido en un proceso extremadamente diverso en cuanto a los reactivos utilizados y el equipo utilizado, lo que hace posible su uso mucho más amplio que antes, incluso en minerales complejos y de baja ley. Gracias a la flotación, es posible aumentar la recuperación de oro y garantizar una rentabilidad aceptable del desarrollo del depósito. Al mismo tiempo, la naturaleza multivariante del proceso requiere estudios tecnológicos y de laboratorio versátiles y exhaustivos de los minerales, así como una amplia experiencia y conocimiento, para encontrar exactamente la opción que proporcione el mejor efecto para condiciones específicas.

La base de la tecnología moderna para la extracción de oro y plata de minerales de depósitos primarios es la cianuración, que consiste en la lixiviación selectiva de metales nobles con soluciones acuosas de cianuros alcalinos: sodio, potasio, calcio. Luego, los metales disueltos se separan de las soluciones mediante varios métodos para, en última instancia, obtener productos comerciales de alta calidad: lingotes de metal (Dore metal), que se envían a las refinerías. En algunos casos, el refinado del oro y la plata se realiza directamente en el sitio, es decir, en las condiciones de una empresa minera de oro.

Cabe señalar que en épocas anteriores, la cianuración de concentrados por gravedad que contienen grandes partículas de oro y otros minerales pesados ​​(en particular sulfuros) en dispositivos tipo tanque (agitadores mecánicos y neumomecánicos) se consideraba inaceptable debido a la baja tasa de disolución del oro. y las dificultades para mantener la suspensión en estado de suspensión, lo que dio como resultado la sedimentación de fracciones pesadas en el fondo del aparato. Actualmente, estos problemas se resuelven mediante el uso de mezcladores de tambor horizontales, así como dispositivos con circulación forzada de soluciones de cianuro y reactores cónicos. Estos dispositivos permiten la cianuración de concentrados por gravedad que contienen oro con casi cualquier característica granulométrica. Así, la tecnología tradicional de concentración gravitacional de oro con acabado profundo de concentrados primarios hasta obtener ricas “cabezas de oro”, aptas para su fundición en aleaciones de oro y plata (Dore metal), se complementa con un método alternativo de procesamiento hidrometalúrgico de concentrados con metales moderados. contenido, después de su refinamiento una o dos veces en mesas de concentración u otros dispositivos de acabado.

La efectividad de esta opción aumenta aún más si se someten a cianuración no solo los concentrados por gravedad, sino también los relaves provenientes del enriquecimiento por gravedad del mineral (utilizando un modo de lixiviación “más suave”), ya que en este caso es posible dirigir los residuos sólidos de la ciclo de “concentrado” en el proceso hidrometalúrgico general para obtener finalmente un único producto comercial.

La historia de la industria minera y metalúrgica mundial probablemente no conoce otros ejemplos de desarrollo tan dinámico y dominio de procesos tecnológicos, como la lixiviación del oro con cianuro. Esto se evidencia, por ejemplo, en las siguientes figuras. El proceso de cianuración fue patentado en octubre de 1887. Al año siguiente, 1888, se creó una instalación semiindustrial de demostración y en 1889 se construyó la primera fábrica del mundo para cianuración de minerales de oro. Un año después entró en funcionamiento la segunda planta industrial de cianuración, cuya producción de oro en 4 años aumentó de 9 kg (1890) a 9 toneladas (1893), es decir. mil veces. El rápido desarrollo posterior de la tecnología de cianuración llevó al hecho de que este proceso rápidamente ocupó un lugar destacado en la producción mundial de oro a partir de materias primas minerales, que en 110 años (1890-2000) creció de 200 a 2500 toneladas por año. En los últimos 20 años, el 92% del oro del mundo se ha obtenido de minerales de depósitos primarios mediante cianuración (el 8% restante es la proporción de metal extraído a lo largo del camino de minerales de metales pesados ​​​​no ferrosos: cobre, plomo , antimonio, etc.).

Las ventajas tecnológicas de la cianuración, realizada con soluciones con una concentración muy baja de cianuro (0,3-1 g/l e inferiores), radican, en primer lugar, en que se realiza en un ambiente ligeramente alcalino (pH = 9,5 ~ 11,5) a temperatura normal (“ambiente”) y presión atmosférica, lo que determina la alta eficiencia económica de la cianuración de minerales de oro.

Un papel importante lo desempeñaron los desarrollos de la Oficina de Minas de EE. UU. (US BM) sobre la extracción por adsorción de oro de medios de cianuro con carbones activados granulares (1952) y la lixiviación en pilas con cianuro (HC) de minerales en trozos y depósitos de mineral (1969). .

La primera instalación comercial de lixiviación en pilas de oro por adsorción de carbono se estableció en 1974 para depósitos de rocas que contenían menos de 2,5 g/t de oro, lo que en ese momento hacía que no fuera rentable procesarlos utilizando tecnología de molienda convencional. En los años 80 del siglo pasado, el proceso KB se generalizó enormemente en la industria minera del oro en los Estados Unidos y luego en otros países. Esto fue facilitado por el siguiente desarrollo de USBM para la aglomeración preliminar de minerales finamente triturados y viscosos antes de KB (1979). En Rusia, durante los últimos 10 años, se han creado unas 20 empresas industriales que realizan lixiviación en pilas de materias primas de mineral de oro, con un volumen total de procesamiento de más de 5 millones de toneladas por año.

Por regla general, los minerales a cielo abierto con un contenido de oro de 0,5 a 1,5 g/t se someten a lixiviación en pilas, de la que se recupera entre el 50 y el 80% del metal mediante cianuración. Esto asegura el funcionamiento rentable de empresas de diversos tamaños: de 0,5 a 15 millones de toneladas de mineral por año. A veces se utilizan combinaciones de operaciones de lixiviación de minerales en pilas y presas.

La mayor parte del mineral se somete a lixiviación en pilas después de una trituración preliminar a 65 mm y la aglomeración del mineral triturado con solución de cal y cianuro. El procesamiento de minerales de baja ley (Au inferior a 0,5 g/t) se realiza sin trituración ni aglomeración mediante el método de lixiviación en presa. La recuperación de oro en soluciones es del 70%, incl. 80% - con lixiviación en pilas y 65% ​​- con lixiviación en presa.

Otra dirección para aumentar la eficiencia del proceso hidrometalúrgico es la integración de las operaciones de lixiviación en pilas y presas con la tecnología de cianuración en fábrica.

El proceso de lixiviación de la presa se lleva a cabo sobre mineral del tamaño de “fondo de pozo” sin trituración previa. El oro se extrae de las soluciones en una instalación separada. Los carbones saturados de oro de ambos ciclos de lixiviación se combinan y eluyen utilizando tecnología estándar. La recuperación total de oro es del 90%, incluido el ciclo tecnológico de fábrica (95%) y la lixiviación en presas (73%).

La posibilidad de procesar de forma rentable los materiales de mineral de oro de baja calidad mediante cianuración está confirmada por la práctica de las empresas que realizan la extracción adicional de oro de los relaves antiguos de enriquecimiento de años anteriores. Esta cuestión, dada su importancia (incluso para la industria minera de oro rusa), merece una consideración especial en una publicación aparte. Aquí sólo cabe señalar que, dados los costes mínimos de desarrollo de este tipo de yacimientos de oro "tecnológicos" y preparación de los relaves antiguos para el posterior procesamiento hidrometalúrgico (cianuración mediante tecnología de fábrica), la rentabilidad del proceso está asegurada con la extracción de oro a un nivel de 0,4-0,5 g/t de la materia prima original.

Los objetos de aplicación de la cianuración no son sólo materiales pobres, sino también bastante ricos que contienen oro, en particular, concentrados procedentes de la flotación y del enriquecimiento gravitacional de minerales.

En cuanto a los concentrados de oro por gravedad, hasta hace poco tiempo se consideraba que el único método aceptable para su procesamiento era el acabado profundo (nueva limpieza) con posterior fundición de las "cabezas de oro" resultantes en lingotes de metal. Sin embargo, ahora se han creado dispositivos especiales que permiten lixiviar granos grandes de oro metálico con soluciones de cianuro.

Un área importante de aplicación del proceso de cianuración es el procesamiento de minerales refractarios y concentrados. Entre ellos se encuentran los materiales que contienen inclusiones dispersas de oro en granos densos e insolubles en cianuro de sulfuros de hierro: pirita y arsenopirita. La posibilidad de procesar estos materiales mediante métodos hidrometalúrgicos o pirometalúrgicos "sin cianuro" se ha estudiado durante mucho tiempo. Sin embargo, no se han obtenido resultados positivos, desde el punto de vista económico. Por ello, casi todas las empresas mineras de oro que operan actualmente extraen oro de minerales refractarios de pirita y arsenopirita (concentrados) mediante el mismo proceso de cianuración, pero sólo después de una apertura mecánica adicional (molienda fina y ultrafina), química (oxidación en autoclave), termoquímica (calcinación) o bioquímica de los sulfuros que contienen oro. Por regla general, estas operaciones preparatorias son significativamente más caras que la cianuración en sí. Sin embargo, en conjunto garantizan una alta extracción de oro en el producto comercial final y una eficiencia económica general del proceso tecnológico.

La cianuración también juega un papel importante en el procesamiento de minerales de oro complejos que contienen cobre, plomo, antimonio, zinc y otros metales pesados ​​no ferrosos, cuya extracción asociada parece tecnológicamente posible y económicamente factible