Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

DESARROLLO I.

CONSIDERACIONES SOBRE EL PROCESO DE LIXIVIACION DEL

ORO

El concepto del proceso de lixiviación por pilas se empleó por primera vez en la extracción del cobre a mediados del siglo XVIII a partir de los minerales oxidados de yacimientos pórfidos.

La

aplicación

para

menas

de

metales

preciosos

fue

sugerida

originalmente por la Dirección de Minas de los Estados Unidos en 1967. En 1971 la empresa Carlin Gold Mining ya empleaba el método para tratar minerales de baja ley. Estos estudios fueron patentados en Nueva York en 1974.

Actualmente la lixiviación en pilas es el proceso mas usado en la recuperación de minerales con oro diseminado y de baja ley. En 1992, se inicia

la

bio-oxidación de minerales en pilas, abriendo una nueva

oportunidad de tratamiento a los minerales refractarios al proceso de lixiviación en pilas. 1.1 MINERALOGIA DE MINERA YANACOCHA S.R.L El mineral en Minera Yanacocha se caracteriza por ser de formación volcánica terciaria, es un deposito diseminado, de gran volumen, y contenido metálico bajo, muestra una alteración típica de la alunita (sulfato K, Fe) en los que el oro ha sido depositado con pirita en los agujeros de lixiviación del cuarzo “cuarzo cavernoso”

y

luego por estar

cerca de la superficie, ha quedado como impregnaciones en las paredes del cuarzo o dentro de los FeOx. El depósito esta formado principalmente

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

por cuarzo y sulfuros primarios, estos han sufrido alteraciones y han formado otras especies como la jarosita y gohetita. El oro se encuentra diseminado en partículas muy finas en estos minerales. Se ha determinado tres especies definidas como: Mineral con abundante FeOx, principalmente gohetita coloidal, y jarosita muy fino derivados

principalmente de la oxidación de pirita diseminada,

los granos son diminutos y sumamente raros de 0.002 a 0.004 mm. el rutilo diseminado parece comprender la única fase metálica bien definida.

Fotografia N° 1

Una estimación cercana del mineral es: cuarzo

71.0 %

alunita

4.0 %

rutilo

1.5 %

circón

0.25 %

jarosita FeOx gohetita

19.0 % 4.0 %

trazas de pirita

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

Mineral con abundante pirita que se ha introducido principalmente en la matriz como los granos relativamente toscos y en forma de racimos. El sulfuro se ha oxidado y formado la jarosita y el gohetita muy pequeñas, sumamente raro, los granos están ampliamente esparcidos en tamaños de 0.002 a 0.015 mm.

Fotografía N° 2

Una estimación cercana del mineral es: cuarzo

72.0 %

sericita

2.0 %

diaspore

6.0 %

alunita

4.0 %

rutilo

0.75 %

trazas de circón trazas de apatita jarosita gohetita

15.0 % 0.25 %

Mineral con pirita muy fina que se a introducido a lo largo del cuarzo, principalmente en la matriz. La mayoría de los sulfuros se han oxidado y Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

Mineral con abundante pirita que se ha introducido principalmente en la matriz como los granos relativamente toscos y en forma de racimos. El sulfuro se ha oxidado y formado la jarosita y el gohetita muy pequeñas, sumamente raro, los granos están ampliamente esparcidos en tamaños de 0.002 a 0.015 mm.

Fotografía N° 2

Una estimación cercana del mineral es: cuarzo

72.0 %

sericita

2.0 %

diaspore

6.0 %

alunita

4.0 %

rutilo

0.75 %

trazas de circón trazas de apatita jarosita gohetita

15.0 % 0.25 %

Mineral con pirita muy fina que se a introducido a lo largo del cuarzo, principalmente en la matriz. La mayoría de los sulfuros se han oxidado y Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

formado la jarosita y goletita. Se puede observar que todavía permanecen los granos diminutos de pirita, el tamaño es 0.002 a 0.01 mm. (2 a 10 micras).

Fotografia N° 3

Una estimación cercana del mineral es: cuarzo

95.0 %

rutilo

1.0 %

trazas de apatita trazas de circón jarosita

2.0 %

gohetita

2.0 %

trazas de pirita

El mineral de La Quinua es un depsito aluvial que se ha depositado sobre las laderas del cerro del mismo nombre, se han identificado cuatro tipos de mineral. La caracterización del mineral de La Quinua Central corresponde a 243’131,000 ton. de Mudflow (69.18%), 33’924,000 ton. de

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

mudflow clay pyrite (9.65%), 11’687,000 ton. de ferricreta aglomerated (3.33%), 62’697,000 ton. de ferricreta Run of Mine (17.84%). Como puede observarse, del total de mineral en este yacimiento (351’439,000 ton.), este contiene mayoritariamente el material denominado mudflow que no puede ser utilizado tal como esta en la lixiviación. 1.2

QUÍMICA DE LA CIANURACION

El proceso de cianuración para extraer el oro y la plata a partir de sus menas, fue desarrollado por J.S. MacArthur, R.V. Forrest y W. Forrest.en 1887. Elsner fue el primero que propuso la reacción química de disolución del oro por cianuros alcalinos.

4Au + 8KCN + O2 + 2H2O

4KAu(CN)2 + 4KOH

Viendo la importancia del oxígeno para la disolución del oro Bodlaender propuso la siguiente reacción:

2Au + 4NaCN + 2H2 O + O2

2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2 O2

Otra de las reacciónes sugeridas es la de Janin

2Au + 4NaCN + 2H2 O

2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2

Termodinámicamente no es posible esta reacción, durante la cianuración no hay producción de H2, lo que confirma la validez de la ecuación propuesta por Elsner, donde el O2 juega un rol fundamental.

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

1.3

CINÉTICA DE LA CIANURACIÓN DEL ORO

La disolución del oro por cianuración, es un proceso de corrosión electroquímico con reacción heterogénea, ocurrido en la interfase del área anódica y catódica. La corriente anódica está limitada por la difusión del CN- a la superficie. Mientras que la corriente catódica está limitada por la velocidad de difusión del oxígeno. Donde la velocidad de difusión del oxígeno y del ión cianuro es directamente proporcional a la concentración de ellos en la solución y al aumento en la agitación para un estado estacionario:

Ccorrosión = Kia

=

Klc

O sea, la velocidad de disolución del oro es directamente proporcional a la corriente de corrosión o densidad de corriente.

En base a diferentes estudios, se puede establecer que la velocidad de disolución del oro puede estar controlada por: Velocidad difusión del oxígeno por capa límite. Velocidad difusión del cianuro. Pasivación de la superficie del oro.

Cuando

el

proceso

está

controlado

por

difusión,

la

relación

de

-

concentraciones CN a O2 es importante. A bajas concentraciones de cianuro, la velocidad de disolución depende solamente de ella.

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

A bajas concentraciones de oxígeno, la velocidad será proporcional a la concentración de oxígeno e independiente a la concentración del cianuro. -

La velocidad límite teórica se alcanza cuando (CN ) / (O2) = 6

Las reacciones que se generan dentro de la celda electroquímica (Habashi 1966) en el proceso de disolución del oro por el cianuro y el oxígeno son los siguientes:

Área catódica O2 + 2H2O + 2e -

H2O2 + 2OH-

Área anódica Au+ + e-

Au Au+ + 2CN-

Au(CN) 2 -

+ e-

De estas 2 reacciones se llega a una conclusión que el oro se disuelve según las dos reacciones siguientes:

Ecuación Boonstra: 2Au + 4CN - + O2 + 2H2O

2Au(CN) 2 - + H2O2 + 2OH-

Ecuación Elsner: 4Au + 8CN- + O 2 + 2H2O

4Au(CN) 2- + 4OH-

Finkelstein propone que la mayor parte del oro se disuelve por la primera ecuación y en menor proporción por la segunda. En Minera Yanacocha debido a la baja concentración de cianuro libre, la cinética del mineral oxidado está manejada por la cantidad de cianuro.

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

1.4 VARIABLES QUE DEFINEN LA CINETICA DE LA CIANURACIÓN. Tamaño de las partículas: En el caso de Minera Yanacocha el tamaño de partícula juega un papel importante, debido a que los estudios definieron que esta era un de las causas para la acumulación de inventario de oro en las pilas, al no ingresar la solución con cianuro al interior del mineral, después se definió que el tamaño máximo optimo del m ineral debe ser de 12 pulgadas. Concentración de cianuro: Lo más importante es la cantidad de cianuro por tonelada de mineral que ingresa a la pila y su concentración en la solución lixiviante; ya que el cianuro disuelve al oro

selectivamente

a

menores

concentraciones.

A

mayor

concentración de cianuro tendremos más metales disueltos. Grafico 1 Taza de riego: Esta variable influye directamente en la cinética de lixiviación del mineral, al incrementarse la taza de riego la velocidad de disolución del oro es mayor, debido al ingreso de mayor cantidad cianuro al mineral, sin embargo el contenido de oro en la solución graph . N 6

GOLD EXTRACTION vs TIME YANACOCHA SUR - SMALL COLUMNS- 2608-50ppm

100 90 GOLD EXTRACTION {%}

80 70 FLOW (L/h-m2)

60 50 40 30

EXTRACTION (%)

TIME (days)

5

94.0

33

10

94.9

24

15

94.1

20

20 10 0 0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

42

TIME {days} 5L/h-m2

10L/h-m2

15L/h-m2

Grafico N° 1

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

es menor debido al efecto de dilución. Ocurre lo contrario a reducir la taza de riego, la velocidad de disolución es menor debido al menor ingreso de cianuro al mineral. Sin embargo la recuperación final en ambos casos es la misma. Grafico 2. Temperatura: A la fecha en Minera Yanacocha, el efecto de la temperatura en la lixiviación no se ha sido investigado. Debido a que se manejan grandes cantidades de mineral y solución. La temperatura esta acondicionada por el clima y oscila entre 0 a 10 grados centígrados.

100.0

0.10

90.0

0.09

80.0

0.08

70.0

0.07

60.0

0.06

50.0

0.05

40.0

0.04

30.0

0.03

20.0

0.02

10.0

0.01

0.0

0.00 4415-7

4415-1

4415-2

4415-3

4415-4

4415-5

NaCN CONSUMPTION (k/t)

Au RECOVERY

CYANIDE STRENGTH EFFECTS ON GOLD RECOVERY YANACOCHA NORTE ORES

4415-6

TESTS EXTRACTION

NaCN Grafico N° 2

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

pH: Es otra de las variables importantes, sobre todo para no perder cianuro como gas cianhídrico y retardar la cinética de lixiviación. El ph oscila entre 9.5 a 10.5. Cantidad de oxígeno disuelto: El efecto del oxigeno en la pila ha sido estudiado, sin conseguir mayores efectos en la cinética de lixiviación y recuperación del oro. Sin embargo se ha llegado a la conclusión que el cianuro es el que maneja la velocidad y recuperación del oro. En Minera Yanacocha la cantidad de oxigeno disuelto en la solución lixiviante depende del medio ambiente. Es muy difícil, atribuir que el oxigeno tenga una gran influencia en la cinética de lixiviación y recuperación de oro en minerales de oro con baja ley. Metales en el mineral: En Minera Yanacocha los principales metales que son disueltos por el cianuro son cobre, plata, mercurio y otros. De los cuales el cobre y el mercurio no proporcionan ningún beneficio económico, por el contrario reducen la velocidad de disolución del oro debido a que son consumidores del cianuro. 1.5

CINETICA DE LA CIANURACION DEL

MINERAL EN

MINERA

YANACOCHA

La cinética del mineral en Yanacocha tiene el mismo comportamiento que otros minerales. Sin embargo la diferencia está que para obtener la máxima recuperación el ratio de solución/mineral (S/O), debe ser superior a 2.5, Esto quiere decir que debe ingresar 2.5 TM de solución con 50 ppm de cianuro libre por cada tonelada de mineral. Gráficos N° 3 y N° 4.

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

Cinetica de lixiviación del mineral oxidado en MYSRL 80 70

% de recuperación

60 50 40 30

Au Rec %

20 10 -

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

días

Grafico N° 3

Sin embargo a nivel industrial por la taza de riego con la que se lixivia (10 Lt/H-m2) no es posible alcanzar este ratio. Actualmente nuestro esfuerzo es alcanzar el ratio de 0.6 que corresponde a 0.3 ppm de oro en la solución que descarga la celda.

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

Recuperación de oro - ratio Solución/Mineral

Rec % 70

60

50

40

30

20

10

S/O

0

-

0.2

0.6

0.9

1.2

1.6

1.9

2.2

2.5

2.9

3.2

3.5

3.9

4.2

4.3

Grafico N° 4

1.6

PARÁMETROS DE LA CIANURACION DEL MINERAL EN MINERA YANACOCHA

En Minera Yanacocha SRL, actualmente se tiene 3 minas en explotación, el mineral que proviene de cada mina y que van a las pilas de lixiviación tienen sus propios parámetros, estos varían según la zona de la mina y de la profundidad. Los parámetros (tiempo de regadío, taza de riego, concentración de cianuro, consumo de cal) son determinados por las pruebas metalúrgicas de lixiviación en columnas. Dos veces al año se hace una prueba con 25 toneladas de mineral por columna, estas pruebas, son las más importantes que se realizan por la cantidad de información que se obtiene con las muestras provenientes de las perforaciones en las zonas de

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

exploraciones de geología. Cada mes se realizan 4 pruebas de cianuración en columnas chicas de 25 Kg. de mineral, estas muestras son tomadas en las pilas de lixiviación. Además diariamente se realizan pruebas de lixiviación en botellas pequeñas con 250 gramos de mineral, en este caso las muestras son sometidas a una lixiviación con solución de cianuro de 250 ppm. de cianuro libre a 50°C de temperatura. La finalidad de estas pruebas es dar información sobre la máxima recuperación diaria del mineral que se está enviando a las pilas.

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

PARAMETROS DE LIXIVIACIÓN EN MINERA YANACOCHA Cancha de

Tiempo

Concentración

Cal

Taza de

Recuperación

Relación

CNNa

lixiviación

días

NaCN - ppm

Kg/TM

riego

Oro %

L/S

Kg/TM

Lt/H-m 2 Maqui-Maqui (cierre)

45

35

0.55

8.0

82.4

1.7

0.020

Carachugo

60

50

0.75

10.0

85.0

1.5

0.025

Yanacocha

60

50

0.75

10.0

74.7

2.5

La Quinua

75

50

0.75

10.0

76.7

1.5

Tabla N° 1

0.030 0.03

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

1.7

PROCESOS DE RECUPERACION DEL ORO.

Para cada pila hay dos pozas en ellas se descargan sus soluciones, una es llamada poza de operaciones debido a que almacena la solución de alto contenido de oro y baja turbidez; la otra es llamada poza de menores eventos y almacena la solución con bajo contenido de oro y en ocasiones alta turbidez. La poza de menores eventos alimenta de solución rica

la planta de

columnas de carbón, y la poza de operaciones alimenta de solución rica a la planta de precipitación “Merrill Crowe”. Planta de carbón activado: Minera Yanacocha tiene tres plantas de carbón activado ubicados en La Quinua, Yanacocha Norte y Pampa Larga, la capacidad total es 8,600 m3/h, estas plantas procesan soluciones ricas de baja contenido de oro 0.3 a 1.0 gr/m3. El producto de la desorción es la solución concentrada, que es bombeada a las plantas de precipitación para la recuperación del oro.

Planta de precipitación Merrill Crowe: Minera Yanacocha tiene dos plantas de precipitación ubicados en Yanacocha Norte y Pampa Larga, la capacidad total es 4,350 m3 /h, estas plantas procesan soluciones ricas de alto contenido de oro 1.0 a 4.0 gr/m3. El proceso se inicia con la clarificación de la solución en filtros que usan diatomita como medio filtrante; después la solución es bombeada a las torres de vació donde se extrae el oxigeno disuelto de la solución y finalmente se adiciona polvo de zinc para precipitar el oro y otros metales que se encuentran en la solución. El precipitado es recuperado en filtros tipo prensa. Cada filtro sale de operación al cumplir su ciclo de llenado y se realiza un secado inicial del precipitado con la inyección de aire, después el precipitado es retirado de los filtros y enviado a las retortas.

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Manejo de Pilas de Lixiviación de Oro en Minera Yanacocha S.R.L. Manrique Martínez, José Antonio

Derechos reservados conforme a Ley

Planta de

fundición y retortas: El producto de la precipitación es

enviado a las retortas, la planta tiene 5 retortas y la capacidad de cada retorta es de una tonelada; en las retortas el precipitado es sometido a un ciclo de calentamiento lento que dura 24 horas, la temperatura máxima alcanzada es 650°C. En las retortas se elimina la humedad, se oxida el zinc y se recupera el mercurio. Después el precipitado es mezclado con fundentes en distintas proporciones (Fluoruro de calcio, Borax, Nitrato de sodio), con la finalidad de obtener el punto de mínima fusión; la mezcla es cargada a un horno eléctrico de arco, de una tonelada de capacidad, la fundición se realiza en un periodo de 6 a 12 horas. Finalmente se obtiene dos productos, la escoria y el dore.

1.8

CALIDAD DEL DORE

Cuando Minera Yanacocha inicio sus operaciones el mineral que trataba tenia poco contenido de plata, en consecuencia el análisis químico del dore era 75% de oro, y 23% de plata. Al iniciase las operaciones de las pilas de Yanacocha Norte y La Quinua, el contenido de plata y cobre en la solución fueron incrementándose. Actualmente el análisis químico del dore es (45 – 55) % de oro, y (45 – 55)% de plata y 2% de otras impurezas.

En las páginas siguientes se muestra los diagramas de flujo de los procesos.

Elaboración y diseño en formato PDF por la Oficina General del Sistema de Bibliotecas y Biblioteca Central de la UNMSM

Solución Carbon Stripping Aceite

Derechos reservados conforme a Ley

Solución pobre al pad

Adsorción en columnas de carbon

Tanque solucion pobre

Cianuro

Poza de solución con baja ley

Soda Caustica

Acido clorhidrico

Agua blanda

Tanque Lavado acido

Horno de regeneración térmica

Tanque desorción

Solución rica de stripping al Merrill Crowe

Intercambiador de calor

Tanque rica stripping

Calentador

Grafico N° 5

PROCESO CARBON EN COLUMNAS

Aire

Diatomita Solución rica

Solución rica clarificada Solución rica clarificada de-aereada

Tanque pulmon

Filtro Clarificador

Torre de de-aereación Diatomita

Poza de solución rica

Solución pobre al pad

Cianuro

Filtro Prensa

Precipitado

Zinc en polvo

Grafico N° 6

PROCESO MERRILL CROWE

Cono de zinc

Mercurio Nitrato de potacio Precipitado humedo

Precipitado seco

Retorta

Borax

Borax

Mezcladora

Horno eléctrico

Molde Escoria

Grafico N° 7

PROCESO DE FUNDICIÓN Y RETORTAS

Doré