La cianuración de oro (también conocida como proceso de cianuro o proceso MacArthur-Forrest ) es una técnica hidrometalúrgica para extraer oro de mineral de baja ley mediante la conversión del oro en un complejo de coordinación soluble en agua . Es el proceso de lixiviación más utilizado para la extracción de oro . [1]
La producción de reactivos para el procesamiento de minerales para recuperar oro, cobre, zinc y plata representa aproximadamente el 13% del consumo de cianuro a nivel mundial, y el 87% restante del cianuro se utiliza en otros procesos industriales como plásticos, adhesivos y pesticidas. [2] Debido a la naturaleza altamente venenosa del cianuro , el proceso puede considerarse controvertido y su uso está prohibido en un pequeño número de países y territorios.
Historia
En 1783, Carl Wilhelm Scheele descubrió que el oro se disuelve en soluciones acuosas de cianuro. A través del trabajo de Bagration (1844), Elsner (1846) y Faraday (1847), se determinó que cada átomo de oro requería dos iones cianuro, es decir, la estequiometría del compuesto soluble.
Proceso industrial
La expansión de la extracción de oro en el Rand de Sudáfrica comenzó a desacelerarse en la década de 1880, ya que los nuevos depósitos que se encontraban tendían a mineral pirítico . El oro no se pudo extraer de este compuesto con ninguno de los procesos químicos o tecnologías disponibles en ese momento. [3] En 1887, John Stewart MacArthur , trabajando en colaboración con los hermanos Robert y William Forrest para Tennant Company en Glasgow , Escocia, desarrolló el proceso MacArthur-Forrest para la extracción de oro de minerales de oro. Se emitieron varias patentes en el mismo año. [4] Al suspender el mineral triturado en una solución de cianuro, se logró una separación de hasta un 96 por ciento de oro puro. [5] El proceso se utilizó por primera vez en el Rand en 1890 y, a pesar de las imperfecciones operativas, condujo a un auge de la inversión a medida que se abrieron minas de oro más grandes. [6] [3]
En 1891, el farmacéutico de Nebraska Gilbert S. Peyton había refinado el proceso en su mina Mercur en Utah, "la primera planta minera en los Estados Unidos en lograr un éxito comercial del proceso de cianuro en minerales de oro". [7] [8] En 1896, Bodländer confirmó que el oxígeno era necesario para el proceso, algo de lo que MacArthur había puesto en duda, y descubrió que se formaba peróxido de hidrógeno como intermedio. [6] Alrededor de 1900, el metalúrgico estadounidense Charles Washington Merrill (1869-1956) y su ingeniero Thomas Bennett Crowe mejoraron el tratamiento del lixiviado de cianuro, utilizando vacío y polvo de zinc. Su proceso es el proceso Merrill-Crowe . [9]
Reacciones químicas
La reacción química para la disolución del oro, la "Ecuación de Elsner", es la siguiente:
- 4 Au (s) + 8 NaCN (ac) + O 2 (g) + 2H 2 O (l) → 4 Na [Au (CN) 2 ] (ac) + 4 NaOH (ac)
En este proceso redox , el oxígeno elimina, mediante una reacción de dos pasos, un electrón de cada átomo de oro para formar el complejo Au (CN).-
2ion. [11]
Solicitud
El mineral se tritura el uso de maquinaria de molienda. Dependiendo del mineral, a veces se concentra más por flotación por espuma o por concentración centrífuga (por gravedad) . Se agrega agua para producir una suspensión o pulpa . La suspensión de mineral básica se puede combinar con una solución de cianuro de sodio o cianuro de potasio ; muchas operaciones utilizan cianuro de calcio , que es más rentable.
Para evitar la creación de cianuro de hidrógeno tóxico durante el procesamiento, se agrega cal apagada ( hidróxido de calcio ) o sosa ( hidróxido de sodio ) a la solución de extracción para asegurar que la acidez durante la cianuración se mantenga por encima de pH 10.5 - fuertemente básico. El nitrato de plomo puede mejorar la velocidad de lixiviación del oro y la cantidad recuperada, particularmente en el procesamiento de minerales parcialmente oxidados.
Efecto del oxígeno disuelto
El oxígeno es uno de los reactivos consumidos durante la cianuración y una deficiencia de oxígeno disuelto reduce la velocidad de lixiviación. Se puede purgar aire u oxígeno puro a través de la pulpa para maximizar la concentración de oxígeno disuelto. Los contactores íntimos de oxígeno-pulpa se utilizan para aumentar la presión parcial del oxígeno en contacto con la solución, elevando así la concentración de oxígeno disuelto mucho más alto que el nivel de saturación a presión atmosférica . También se puede agregar oxígeno dosificando la pulpa con una solución de peróxido de hidrógeno .
Pre-aireación y lavado de minerales
En algunos minerales, particularmente aquellos que están parcialmente sulfurados, la aireación (antes de la introducción del cianuro) del mineral en agua a un pH alto puede hacer que elementos como el hierro y el azufre sean menos reactivos al cianuro, lo que hace que el proceso de cianuración del oro sea más eficiente. Específicamente, la oxidación del hierro a óxido de hierro (III) y la posterior precipitación como hidróxido de hierro minimiza la pérdida de cianuro por la formación de complejos de cianuro ferroso. La oxidación de compuestos de azufre a iones sulfato evita el consumo de subproducto de cianuro a tiocianato (SCN - ).
Recuperación de oro a partir de soluciones de cianuro.
En orden de eficiencia económica decreciente, los procesos comunes para la recuperación del oro solubilizado de la solución son (ciertos procesos pueden estar excluidos del uso por factores técnicos):
- Carbono en pulpa
- Electrodeposición
- Proceso de Merrill-Crowe
Procesos de remediación de cianuro
El cianuro que queda en las colas de las plantas de oro es potencialmente peligroso. Por lo tanto, algunas operaciones procesan las corrientes de desechos que contienen cianuro en un paso de desintoxicación. Este paso reduce las concentraciones de estos compuestos de cianuro. El proceso con licencia INCO y el proceso ácido de Caro oxidan el cianuro a cianato , que no es tan tóxico como el ion cianuro, y que luego puede reaccionar para formar carbonatos y amoníaco: [12]
- CN-
+ [O] → OCN- - OCN-
+ 2 H
2O → HCO-
3+ NH
3
El proceso Inco normalmente puede reducir las concentraciones de cianuro a menos de 50 mg / L, mientras que el proceso ácido de Caro puede reducir los niveles de cianuro a entre 10 y 50 mg / L, con concentraciones más bajas alcanzables en corrientes de solución en lugar de pastas. El ácido de Caro, ácido peroxomonosulfúrico (H 2 SO 5 ), convierte el cianuro en cianato. A continuación, el cianato se hidroliza a iones de amonio y carbonato. El proceso ácido de Caro es capaz de alcanzar niveles de descarga de WAD por debajo de 50 mg / L, que generalmente es adecuado para descarga en relaves. El peróxido de hidrógeno y la cloración básica también se pueden usar para oxidar el cianuro, aunque estos enfoques son menos comunes.
Más de 90 minas en todo el mundo utilizan ahora un circuito de desintoxicación de aire / SO 2 de Inco para convertir el cianuro en un cianato mucho menos tóxico antes de que los desechos se descarguen en un estanque de relaves. Por lo general, este proceso sopla aire comprimido a través de los relaves mientras agrega metabisulfito de sodio , que libera SO 2 . Se usa cal para mantener el pH en alrededor de 8.5, y se agrega sulfato de cobre como catalizador si no hay suficiente cobre en el extracto de mineral. Este procedimiento puede reducir las concentraciones de cianuro "Ácido Disociable Débil" (WAD) por debajo de las 10 ppm exigidas por la Directiva de Residuos Mineros de la UE. Este nivel se compara con el cianuro libre de 66-81 ppm y el cianuro total de 500-1000 ppm en el estanque de Baia Mare . [13] El cianuro libre restante se degrada en el estanque, mientras que los iones de cianato se hidrolizan a amonio. Los estudios muestran que el cianuro residual atrapado en los relaves de las minas de oro provoca la liberación persistente de metales tóxicos (por ejemplo, mercurio) en los sistemas de aguas subterráneas y superficiales. [14] [15]
Efectos sobre el medio ambiente
A pesar de ser utilizado en el 90% de la producción de oro: [16] la cianuración del oro es controvertida debido a la naturaleza tóxica del cianuro. Aunque las soluciones acuosas de cianuro se degradan rápidamente a la luz del sol, los productos menos tóxicos, como los cianatos y tiocianatos, pueden persistir durante algunos años. Los famosos desastres han matado a pocas personas: se puede advertir a los humanos que no beban ni se acerquen al agua contaminada, pero los derrames de cianuro pueden tener un efecto devastador en los ríos, a veces matando todo en varios kilómetros río abajo. El cianuro pronto se elimina por lavado de los sistemas fluviales y, mientras los organismos puedan migrar desde áreas no contaminadas río arriba, las áreas afectadas pueden repoblarse pronto. Según las autoridades rumanas, en el río Someș , debajo de Baia Mare , el plancton volvió al 60% de lo normal en los 16 días posteriores al derrame; Hungría o Yugoslavia no confirmaron las cifras. [13] Los derrames de cianuro famosos incluyen:
Año | Mío | País | Incidente |
---|---|---|---|
1985-91 | Summitville | nosotros | Fuga de la plataforma de lixiviación |
1980-presente | Ok Tedi | Papúa Nueva Guinea | Descarga de desechos sin restricciones |
1995 | Omai | Guayana | Colapso de presa de relaves |
1998 | Kumtor | Kirguistán | Camión pasó por el puente |
2000 | Baia Mare | Rumania | Colapso de la presa de contención (ver derrame de cianuro de Baia Mare en 2000 ) |
2000 | Tolukuma | Papúa Nueva Guinea | Helicóptero cayó caja en la selva tropical [17] |
2018 | San Dimas | México | Camión derramó 200 litros de solución de cianuro al río Piaxtla en Durango [18] |
Dichos derrames han provocado feroces protestas en nuevas minas que involucran el uso de cianuro, como Roşia Montană en Rumania, Lake Cowal en Australia, Pascua Lama en Chile y Bukit Koman en Malasia.
Alternativas al cianuro
Aunque el cianuro es barato, eficaz y biodegradable, su alta toxicidad ha llevado a nuevos métodos para extraer oro utilizando reactivos menos tóxicos. Otros agentes de extracción han sido examinados incluyendo tiosulfato (S 2 O 3 2- ), tiourea (SC (NH 2 ) 2 ), yodo / yoduro, amoniaco, mercurio líquido, y alfa- ciclodextrina . Los desafíos incluyen el costo de los reactivos y la eficiencia de la recuperación de oro. La tiourea se ha implementado comercialmente para minerales que contienen estibina. [19]
Otra alternativa a la cianuración es la familia de lixiviantes a base de glicina. GlyLeach ™ y GlyCat ™ se denominan colectivamente como tecnología de lixiviación de glicina "GLT". [20] Selectividad de iones metálicos del glicinato de sodio
Legislación
Los estados estadounidenses de Montana [21] y Wisconsin , [22] la República Checa , [23] Hungría , [24] han prohibido la extracción de cianuro. La Comisión Europea rechazó una propuesta para tal prohibición, señalando que las regulaciones existentes (ver más abajo) brindan una protección adecuada del medio ambiente y la salud. [25] El parlamento rumano rechazó varios intentos de prohibir la cianuración del oro en Rumania . Actualmente hay protestas en Rumania que piden la prohibición del uso de cianuro en la minería (ver protestas rumanas de 2013 contra el Proyecto Roșia Montană ).
En la UE, el uso industrial de productos químicos peligrosos está controlado por la llamada Directiva Seveso II (Directiva 96/82 / CE, [26] que reemplazó a la Directiva Seveso original (82/501 / CEE [27] introducida después de 1976). desastre de dioxinas. "El cianuro libre y cualquier compuesto capaz de liberar cianuro libre en solución" se controlan aún más al estar en la Lista I de la Directiva sobre aguas subterráneas (Directiva 80/68 / CEE) [28], que prohíbe cualquier descarga de un tamaño que pueda causar deterioro de la calidad de las aguas subterráneas en ese momento o en el futuro. La Directiva sobre aguas subterráneas fue sustituida en gran medida en 2000 por la Directiva marco sobre el agua (2000/60 / CE). [29]
En respuesta al derrame de cianuro de Baia Mare de 2000 , el Parlamento Europeo y el Consejo adoptaron la Directiva 2006/21 / CE sobre la gestión de residuos de las industrias extractivas. [30] El artículo 13, apartado 6, exige que "la concentración de cianuro disociable en ácido débil en el estanque se reduzca al nivel más bajo posible utilizando las mejores técnicas disponibles " y, como máximo, todas las minas iniciadas después del 1 de mayo de 2008 no pueden descargar residuos que contengan más de 10 ppm. El cianuro WAD, las minas construidas o permitidas antes de esa fecha no se permiten más de 50 ppm inicialmente, cayendo a 25 ppm en 2013 y a 10 ppm en 2018.
Según el artículo 14, las empresas también deben establecer garantías financieras para garantizar la limpieza una vez finalizada la mina. Esto en particular puede afectar a las empresas más pequeñas que deseen construir minas de oro en la UE, ya que es menos probable que tengan la solidez financiera para otorgar este tipo de garantías.
La industria ha llegado con un voluntario " Código del Cianuro " [31] que tiene como objetivo reducir el impacto ambiental con auditorías de terceros de manejo del cianuro de una empresa.
Referencias
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- ↑ us US403202 , MacArthur, John Stewart; William Forrest y Robert Forrest Robert, "Proceso de obtención de oro y plata de minerales", publicado el 14 de mayo de 1889
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- ^ Directiva 82/501 / CEE del Consejo, de 24 de junio de 1982, sobre los riesgos de accidentes graves de determinadas actividades industriales. No vigente.
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- ^ ICMI www.cyanidecode.org Código internacional de gestión de cianuro para la fabricación, transporte y uso de cianuro en la producción de oro
enlaces externos
- Esfuerzos en un proceso más limpio
- Yestech Un método comercial diferente que no usa cianuro tóxico
- Incertidumbres del cianuro (PDF)
- Cómo se extrae el oro mediante el proceso de cianuración