Eliminación de arsénico en concentrados

Alternativas para la eliminación de arsénico en concentrados de cobre y oro: Aspéctos técnicos y medioambientales. Björn Lindquist Tilek AB 2009-02-19

Declaración Tilek AB trabaja independiente de todos los proveedores de tecnología. El contenido en la exposición es unicamente basado en mis propias experiencias y conclusiones. No se menciona nombres de proveedores solamente tecnologías.

Contenido Presencia de arsénico en concentrados de oro y cobre. Razónes metalúrgicas para su eliminación. Eliminación por tostación Eliminación por lixiviación Comparación de las dos vías

Presencia de arsénico en concentrados Arsenopirita, FeAsS Enargita, Cu3AsS4 -Tenantita, Cu12As4S13 ( grupo tetrahedrita)

Razones para la eliminación de arsénico En una fundición, el arsénico se reparte en todos los productos formados en cada una de las etapas metalúrgicas. No es fácil concentrar el arsénico en un producto. El arsénico es un elemento en el cual muchos de sus compuestos constituye tanto un problema medioambiental como un problema de la calidad de los productos finales.

Eliminación por tostación Razones por tostación Tostación en horno solera multiple Tostación en horno lecho fluidizante Flujograma de una planta con horno fluidizante Resultados metalúrgicos Resultados medioambientales

Razones de tostación de concentrados de cobre Volatilización del arsénico por uso de una parte de la energía química en los minerales Preparar los concentrados para un tratamiento pirometalúrgico o hidrometalúrgico.

Razones para la tostación de concentrados de oro 1 Preparar los concentrados por una lixiviación con cianuro a fuerza de: Transformar el cobre a una forma lixiviable para su eliminación antes del cianuro. Preparacion de los minerales de oro y plata a formas lixiviables

Razones para la tostación de concentrados de oro 2 Como normalmente se usa cianuro para la lixiviación de oro y plata es necesario poder: Eliminar metales que consumen cianuro, como en el cobre Eliminar piritina que consume oxígeno. Liberar el oro cuando existe en forma de partículas finas o compuestos refractarios

Horno de solera multiple

Tostación en lecho fluidizado

Volatilización de arsénico

Volatilización de arsénico

Recuperación de los metales La recuperación de cobre y los metales preciosos en el proceso de tostación alcanza los 99.99 %.

Las emisiones del arsénico al aire En una fundición con una tostación de concentrados de cobre con un contenido de 1000 toneladas de arsénico anual las emisiones han sido menos de 10 kgs al año. Es decir, la recuperación ha sido más de 99,999 %

Control de emisiones secundarias Un horno de lecho fluidizado es un sistema cerrado. Encima del lecho, e incluyendo todo el sistema para el tratamiento de los gases se mantiene una presión negativa. Calcinas formadas son transferidas a fajas cubiertas en las cuales existen una subpresión. Polvos de filtros electrostáticos secos son transferidos en sistemas cubiertos. Polvo de trióxico de arsénico es transportado neumáticamente en un sistema cerrado a los silos para su almacenaje. Tolvas y puntos de transferencia son cerrados

Resultados de mediciones alrededor de horno de lecho fluidizante, tostando concentrados de cobre con arsénico Resultados entre 1998-2005 demuestran que todas las mediciones hechas en operadores cumplen con los requerimientos: Cu 1,0 mg/m3 Pb 0,1 ” As 0,03 ” ( más tarde bajado a 0,01 ) Cd 0,05 ” ( más tarde bajado a 0,02 ) SO2 5,0 ”

Plantas que han sido puestas en marcha durante los últimos 30 años utilizando la tecnología de tostación en lecho fluidizante para la eliminación de arsénico o azufre Empresa País Tostación Capacidad, (t/d) Año Comentario TMMIC China Parcial 640 1978 Concentrado de cobre con arsénico Rokana Zambia Sulfatizante 420 1979 Concentrado de cobre Chambishi 370 1981 Lepanto Filipinas 180 1982 Concentrado de cobre con altas leyes de arsénico Boliden Suecia 1100 1980 Rontealde España Total 600 1985 Concentrado de pirita con arsénico Minahasa Indonesia 2160 1994 Concentrado de oro con arsénico Newmont Gold EEUU 8000 1992 Gidji/W.A.KGCM Australia 1150 1987 Cortez 2000 1990

Plantas nuevas Se construyeron dos plantas nuevas en China, ambos por tostación de concentrados de cobre con arsénico en hornos con lecho fluidizante en dos etapas. Actualmente una empresa minera en Chile ha decidido construir un horno con lecho fluidizante para su concentrado de cobre con altas leyes de arsénico y tratar las calcinas en sus fundiciones.

Manejo del arsénico Se puede recuperar el arsénico de los gases del horno de tostación, tanto por vía seca como por vía húmeda. Por ambas vías: seca o húmeda, hay varias posibilidades para su transformación: Trióxido en silos. Trióxido mezclado con cemento y cal. Escorodita. Arsenito de calcio.

Resumen de tostación Tecnología desarrollada. Tecnología que puede alcanzar los requerimientos medioambientales. Tecnología con altas recuperaciones de los metales. Tecnología que permite producir arsénico separado de los demás compuestos.

Eliminación por lixiviación Razones por lixiviación Presentación de biolixiviación

Razones por lixiviación Como se trabaja a bajas temperaturas se evita la formación de As2O3 como vapor que constituye un riesgo medioambiental. Es una tecnología que ya ha mostrado costos ventajosos para la producción de metales.

Por qué biolixiviación La participación de microbios en una lixiviación, ofrece una posibilidad, ello es usado para hacer procesos a costos baratos. En los últimos 20 años los conocimientos y la tecnología han sido desarrolladas rapidamente. Bacterias han participado en procesos de lixiviación en el pasado sin que la gente lo supiese. Existen varias experiencias para concentrados con arsénico.

Biolixiviación - proceso 1 Fierro y azufre en los minerales son oxidados con ayuda de microbios para la producción de iones ferricos, los que continuan la lixiviación formando metales solubles en forma de sulfatos que se puede extraer. El arsenico se disuelve también. Los metales preciosos no se disuelven, pero por la destrucción de los minerales durante la oxidación, estos liberan los minerales auríferos y los hacen accesibles al cianuro. Normalmente se denomina el proceso biooxidación.

Biolixiviación-proceso 2 La biolixiviación puede suceder normalmente en dos etapas que suceden paralelamente: Una por los iones férricos formando iones ferrosos y azufre elemental. En esta etapa se disuelve el arsénico. Otra por las enzimas de los microbios, recuperando los iones ferricos y oxidando el azufre elemental a iones sulfatos.

Biolixiviación-Proceso 3 En la biolixiviación de oro desde concentrados con arsenopirita no se puede lixiviar oro con los iones férricos. Lo que sucede es una lixiviación de arsenopirita y otros minerales con fierro y azufre para que se libere los granos de oro. Luego el oro es accesible para una lixiviación con cianuro.

Biolixiviación-proceso 4. Arsenopirita Ataque primero: 2FeAsS + Fe2(SO4)3 + 3O2 Fe(AsO2)2 + 3FeSO4 + 2S Oxidación de azufre: 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 Regeneración de fierro 1: 2FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O Regeneración de fierro 2: Fe(AsO2)2 + FeSO4 + 1,5 O2 + H2O 2FeAsO4 + H2SO4

Biolixiviación - proceso 5. Requerimientos Aire para la oxidación de los minerales. Dióxido de carbón. Un pH entre 1,5 y 2,2. Una temperatura de 40 C.

Biolixiviación - proceso 6 Lixiviación en pilas o tanques Las condiciones son difíciles de controlar en pilas. En consecuencia la mayoría de las plantas han sido basadas en lixiviación en tanques.

Flujograma biooxidación de concentrado de oro

Referencias concentrados de oro-1 Planta Capacidad, T/día Minerales Lugar Año de con-strucción Fairview 14 Pirita, Arsenopirita Barberton, EEUU 1986, 1991, 1999 Harbour Lights 55 ” Leonora, Australia São Bento 150 Pirita Arsenopirita Pirotina Brazil 1991, 1994, 1998 Wiluna 115 Australia 1993, 1996 Youanmi 120 1994

Referencias concentrados de oro-2 Planta Capacidad, T/día Minerales Lugar Año de con-strucción Ashanti-Sansu 720 Pirita, Arsenopirita Pirotine Obuasi, Ghana 1994, 1995 Tamboraque 60 Pirita, Arsenopirita San Mateo, Peru 1998 Laizhou 100 Pirita Shandong, China 2001

Pelígros para bacterias Tiocianatos Bacteriocides, fungicides Petroleo Cloro Minerales carbonates a veces

Resúmen, lixiviación concentrados de oro Cumple con las exigencias medioambientales

Concentrados con cobre En concentrados con cobre es necesario lixiviar fierro, azufre, arsénico pero además cobre. Luego de este tratamiento se puede lixiviar metales precios. Un proceso que funcione más económicamente todavía no existe. Los esfuerzos hechos son grandes.

Dificultades adicionales Bacterias que operan a 40ºC dan una lixiviación demasiado lenta de calcopirita y enargita. Los termofilas, que pueden tolerar 80ºC tienen una membrana delgada que no permite altas concentraciones en la suspensión. Con altas temperaturas el abasto de oxígeno es difícil. Fue necesario cambiar aire con oxígeno puro. Ha sido difícil alcanzar recuparaciones altas de los metales. Los materiales de construcción son más costosos. Los termofilas que se usaban no existen en la naturaleza: Se tienen que cultivarlos durante las condiciones nuevas cuando solamente algunos pueden adaptarse y sobrevivir.

Proyecto en Chile Una planta piloto con una capacidad de 20,000 toneladas de cobre refinado trabajó por algunos años con un concentrado de cobre, arsénico y metales preciosos por bioxidación. Después de gastar 74MUSD la empresa minera tomó la decisión de construir una planta de tostación seguido por un tratamiento pirometalúrgico.

Comparación de las dos vías Biooxidación de concentrados de oro es una vía que ha mostrado sus ventajas en comparación con la tostación. Para concentrados de cobre y metales preciosos la tostación es la única vía por el momento. Sin embargo, hay razones fuertes para pensar que tambien en este caso se va a desarollarse más la biolixiviacón: Posibilidades para optimizar entre la mina y la lixiviación. Es una tecnología que no necesita capacidades altas para ser económicamente intresante.

GRACIAS