cianuración de oro

La cianuración del oro (también conocida como proceso de cianuración o proceso MacArthur-Forrest ) es una técnica hidrometalúrgica para extraer oro de menas de baja ley mediante su conversión en un complejo de coordinación soluble en agua . Es el proceso de lixiviación más utilizado para la extracción de oro . ^{[ 1 ]} La cianuración también se utiliza ampliamente en la extracción de plata , generalmente después de la flotación por espuma . ^{[ 2 ]}

La producción de reactivos para el procesamiento de minerales para la recuperación de oro representa el 70 % del consumo mundial de cianuro. Si bien otros metales, como el cobre , el zinc y la plata, también se recuperan utilizando cianuro, el oro sigue siendo el principal motor de esta tecnología. ^{[ 1 ]} La alta toxicidad del cianuro ha generado controversia en torno a su uso en la minería de oro, y su uso está prohibido en algunas partes del mundo. Sin embargo, cuando se utiliza con las medidas de seguridad adecuadas, el cianuro puede emplearse de forma segura en los procesos de extracción de oro. ^{[ 3 ]} Un factor crítico para su uso seguro es mantener un nivel de pH alcalino superior a 10,5, que generalmente se controla con cal en operaciones a escala industrial. La cal desempeña un papel esencial en el procesamiento del oro, asegurando que el pH se mantenga en el nivel correcto para mitigar los riesgos asociados con el uso de cianuro. ^{[ 4 ]}

En 1783, Carl Wilhelm Scheele descubrió que el oro se disolvía en soluciones acuosas de cianuro. Gracias al 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 minería de oro en el Rand de Sudáfrica comenzó a ralentizarse en la década de 1880, ya que los nuevos depósitos encontrados tendían a contener mineral pirítico . El oro no podía extraerse de este compuesto con ninguno de los procesos o tecnologías químicas disponibles en ese momento. ^{[ 5 ]} En 1887, John Stewart MacArthur , trabajando en colaboración con los hermanos Robert y William Forrest para la Tennant Company en Glasgow , Escocia, desarrolló el proceso MacArthur-Forrest para la extracción de oro de los minerales auríferos. Varias patentes se emitieron ese mismo año. ^{[ 6 ]} Al suspender el mineral triturado en una solución de cianuro, se logró una separación de hasta un 96 por ciento de oro puro. ^{[ 7 ]} 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 abrían minas de oro más grandes. ^{[ 8 ] [ 5 ]}

Para 1891, el farmacéutico de Nebraska Gilbert S. Peyton había perfeccionado el proceso en su mina Mercur en Utah, "la primera planta minera en los Estados Unidos en lograr un éxito comercial del proceso de cianuración en minerales de oro". ^{[ 9 ] [ 10 ]} En 1896, Bodländer confirmó que el oxígeno era necesario para el proceso, algo que MacArthur había puesto en duda, y descubrió que el peróxido de hidrógeno se formaba como intermediario. ^{[ 8 ]} 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 . ^{[ 11 ]}

La reacción química para la disolución del oro, la "ecuación de Elsner", es la siguiente:

4  Au + 8  NaCN + O ₂ + 2  H ₂ O → 4  Na[Au(CN) ₂ ] + 4  NaOH

En ocasiones, se utilizan cianuro de potasio y cianuro de calcio en lugar de cianuro de sodio.

El oro es uno de los pocos metales que se disuelve en presencia de iones cianuro y oxígeno. La especie de oro soluble es el dicianoaurato ^{[ 13 ]} , del cual puede recuperarse mediante adsorción sobre carbón activado ^{[ 14 ] .}

El mineral se tritura mediante maquinaria de molienda. Según el tipo de mineral, a veces se concentra aún más mediante flotación por espuma o concentración centrífuga (por gravedad) . Se añade agua para producir una pulpa o lodo . El lodo básico de mineral puede combinarse con una solución de cianuro de sodio o cianuro de potasio ; en muchas operaciones se utiliza cianuro de calcio , que resulta más económico.

Para evitar la formación de cianuro de hidrógeno tóxico durante el procesamiento, se añade 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, especialmente en el procesamiento de minerales parcialmente oxidados.

En orden decreciente de eficiencia económica, 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 la pulpa
• Electroganancia
• Proceso Merrill-Crowe

El cianuro que queda en los residuos de las plantas de oro es potencialmente peligroso. Por lo tanto, algunas operaciones procesan los residuos que contienen cianuro en una etapa de desintoxicación. Esta etapa 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: ^{[ 15 ]}

CN ⁻+ [O] → OCN ⁻

OCN ⁻+ 2 H₂ O→HCO ⁻ ₃ +NH₃

El proceso Inco suele reducir las concentraciones de cianuro a menos de 50  mg/L, mientras que el proceso con ácido de Caro las reduce a entre 10 y 50  mg/L, lográndose las concentraciones más bajas en corrientes de solución en lugar de suspensiones. El ácido de Caro (ácido peroxomonosulfúrico, H₂SO₅ ₎ convierte _el cianuro en cianato. El cianato se hidroliza posteriormente en iones amonio y carbonato. El proceso ácido de Caro permite alcanzar niveles de descarga de cianuro disociable en ácido débil (WAD) inferiores a 50  mg/L, lo que generalmente es adecuado para su descarga en relaves. También se puede utilizar peróxido de hidrógeno y cloración básica para oxidar el cianuro, aunque estos métodos son menos comunes. Normalmente, este proceso consiste en soplar aire comprimido a través de los relaves mientras se añade metabisulfito de sodio , que libera SO₂ _. Se añade cal para mantener el pH en torno a 8,5, y sulfato de cobre como catalizador si el extracto de mineral contiene una cantidad insuficiente de cobre. Este procedimiento puede reducir las concentraciones de cianuro WAD por debajo de las 10 ppm exigidas por la Directiva de Residuos Mineros de la UE. Este nivel se compara con las 66-81 ppm de cianuro libre y las 500-1000 ppm de cianuro total en el estanque de Baia Mare . ^{[ 16 ]} El cianuro libre restante se degrada en el estanque, mientras que los iones 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. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

A pesar de usarse en el 90% de la producción de oro: ^{[ 19 ]} la cianuración del oro es controvertida debido a la naturaleza tóxica del cianuro. La mayoría de los problemas ambientales se han asociado con derrames accidentales. Aunque las soluciones acuosas de cianuro se degradan rápidamente con la luz solar , los productos menos tóxicos, como los cianatos y los tiocianatos, pueden persistir durante algunos años. Los derrames de cianuro 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 a varios kilómetros río abajo. El cianuro podría ser arrastrado fuera de los sistemas fluviales y, siempre que los organismos puedan migrar desde áreas no contaminadas río arriba, las áreas afectadas pueden ser repobladas pronto. El impacto a largo plazo y la acumulación de cianuro en el bentos ribereño o limnológico y el destino ambiental son menos claros. Según las autoridades rumanas, en el río Someș debajo de Baia Mare , el plancton volvió al 60% de lo normal dentro de los 16 días posteriores al derrame; Hungría y Yugoslavia no confirmaron las cifras. ^{[ 16 ]} Otros derrames de cianuro incluyen:

Estos derrames han provocado fuertes protestas en las nuevas minas que utilizan cianuro, como Roşia Montană en Rumania, Lake Cowal en Australia, Pascua Lama en Chile y Bukit Koman en Malasia.

Aunque el cianuro es barato, eficaz y biodegradable, su alta toxicidad y su impacto cada vez más negativo en la licencia política y social para operar una mina han incentivado métodos alternativos para la extracción de oro. Se han examinado otros extractantes, como _el tiosulfato ( S₂O₃²⁻ ₎ , la tiourea (SC(NH₂ ₎ ^₂ ₎ , el yodo/yoduro, el amoníaco, el mercurio líquido y la alfa- ciclodextrina . Los desafíos incluyen el costo de los reactivos y la eficiencia de la recuperación de oro, aunque algunos procesos de cloración con hipoclorito de sodio (lejía doméstica) han mostrado resultados prometedores en términos de regeneración de reactivos. Estas tecnologías se encuentran en una etapa de precomercialización y se comparan favorablemente con métodos de cianuración equivalentes, incluido el porcentaje de recuperación de oro. La tiourea se ha implementado comercialmente para minerales que contienen estibina. ^{[ 22 ]} Otra alternativa a la cianuración es la familia de lixiviantes a base de glicina . ^{[ 23 ]}

Los estados estadounidenses de Montana ^{[ 24 ]} y Wisconsin , ^{[ 25 ]} la República Checa , ^{[ 26 ]} Hungría , ^{[ 27 ]} han prohibido la minería con cianuro. La Comisión Europea rechazó una propuesta para tal prohibición, señalando que las regulaciones existentes (véase más adelante) brindan una protección ambiental y sanitaria adecuada. ^{[ 28 ]} Varios intentos de prohibir la cianuración de oro en Rumania fueron rechazados por el Parlamento rumano. Actualmente hay protestas en Rumania que exigen la prohibición del uso de cianuro en la minería (véase Protestas rumanas de 2013 contra el Proyecto Roșia Montană ).

En la UE, el uso industrial de productos químicos peligrosos está controlado por la denominada Directiva Seveso II (Directiva 96/82/CE, ^{[ 29 ]} que sustituyó a la Directiva Seveso original (82/501/CEE ^{[ 30 ]} introducida tras el desastre de la dioxina de 1976. El "cianuro libre y cualquier compuesto capaz de liberar cianuro libre en solución" están controlados además por estar incluidos en la Lista I de la Directiva sobre aguas subterráneas (Directiva 80/68/CEE) ^{[ 31 ]} que prohíbe cualquier vertido de un tamaño que pueda causar deterioro de la calidad de las aguas subterráneas en el momento o en el futuro. La Directiva sobre aguas subterráneas fue sustituida en gran medida en el año 2000 por la Directiva Marco del Agua (2000/60/CE). ^{[ 32 ]}

En respuesta al derrame de cianuro de Baia Mare en 2000 , el Parlamento Europeo y el Consejo adoptaron la Directiva 2006/21/CE sobre la gestión de los residuos de las industrias extractivas. ^{[ 33 ]} El artículo 13(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 verter residuos que contengan más de 10 ppm de cianuro WAD, las minas construidas o autorizadas antes de esa fecha no pueden superar las 50 ppm inicialmente, reduciéndose a 25 ppm en 2013 y a 10 ppm en 2018.

Según el artículo 14, las empresas también deben ofrecer garantías financieras para asegurar la limpieza una vez finalizada la explotación minera. Esto puede afectar especialmente a las empresas más pequeñas que deseen construir minas de oro en la UE, ya que es menos probable que cuenten con la capacidad financiera para ofrecer este tipo de garantías.

La industria ha creado un " Código del Cianuro " voluntario ^{[ 34 ]} que tiene como objetivo reducir los impactos ambientales mediante auditorías de terceros sobre la gestión del cianuro de una empresa.

• Esfuerzos por lograr un proceso más limpio
• Yestech Un método comercial diferente que no utiliza cianuro tóxico
• Incertidumbres sobre el cianuro (PDF)
• Cómo se extrae el oro mediante el proceso de cianuración.