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
solamente tecnologías.
de
proveedores
Contenido
•Presencia
cobre.
•Razónes
de arsénico en concentrados de oro y
metalúrgicas para su eliminación.
•Eliminación
por tostación
•Eliminación
por lixiviación
•Comparación
de las dos vías
Presencia de arsénico en
concentrados
-Arsenopirita,
-Enargita,
FeAsS
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
1.
2.
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
1.


Preparar los concentrados por
lixiviación con cianuro a fuerza de:
una
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
Arsenic volatilization, %
Figure 1: Effect of temperature on arsenic
volatilization for concentrates
100
95
90
85
80
800
900
1000
Bed temperature, ºK
1100
Volatilización de arsénico
Arsenic volatilization, %
Figure 6: Effect of arsenic content in feed on
arsenic volatilization at 983 ºK
100
98
96
94
92
90
2,00
3,00
4,00
Arsenic content in feed, %
5,00
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
Pb
As
Cd
SO2
1,0 mg/m3
0,1 ”
0,03 ” ( más tarde bajado a 0,01 )
0,05 ” ( más tarde bajado a 0,02 )
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
Zambia
Sulfatizante
370
1981
Concentrado de
cobre
Lepanto
Filipinas
Parcial
180
1982
Concentrado de
cobre con altas
leyes de arsénico
Boliden
Suecia
Parcial
1100
1980
Concentrado de
cobre con altas
leyes de arsénico
Rontealde
España
Total
600
1985
Concentrado de
pirita con arsénico
Minahasa
Indonesia
Total
2160
1994
Concentrado de oro
con arsénico
Newmont Gold
EEUU
Total
8000
1992
Concentrado de oro
con arsénico
Gidji/W.A.KGC
M
Australia
Total
1150
1987
Concentrado de oro
con arsénico
Cortez
EEUU
Total
2000
1990
Concentrado de oro
con arsénico
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
requerimientos medioambientales.
los
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
lixiviación con cianuro.
para
una
Biolixiviación-proceso 4.
Arsenopirita
Ataque primero:
2FeAsS + Fe2(SO4)3 + 3O2
Oxidación de azufre:
2S + 3O2 + 2H2O
Regeneración de fierro 1:
2FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4
Fe(AsO2)2 + 3FeSO4 + 2S
2H2SO4
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 construcción
Fairview
14
Pirita,
Arsenopirita
Barberton,
EEUU
1986, 1991,
1999
Leonora,
Australia
1999
Harbour Lights 55
”
São Bento
150
Pirita
Arsenopirita
Pirotina
Brazil
1991, 1994,
1998
Wiluna
115
Pirita
Arsenopirita
Australia
1993, 1996
Youanmi
120
Australia
1994
”
Referencias concentrados de oro-2
anta
Capacidad,
T/día
Minerales
Lugar
Año de construcción
hanti-Sansu
720
Pirita,
Arsenopirita
Pirotine
Obuasi, Ghana
1994, 1995
mboraque
60
Pirita,
Arsenopirita
San Mateo,
Peru
1998
izhou
100
Pirita
Arsenopirita
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
económicamente todavía no existe.
Los esfuerzos hechos son grandes.
más
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
Es
para optimizar entre la mina y la lixiviación.
una tecnología que no necesita capacidades altas para
ser económicamente intresante.
GRACIAS
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Eliminación de arsénico por tostación en horno con lecho