ARTÍCULO ORIGINAL

 

Recuperación de oro aluvial, sin el uso de mercurio

 

Aluvial gold recovery, without the use of mercury

 

 

Dr. Ing. Gerardo Zamora Echenique¹, M. Sc. Ing. Octavio Hinojosa Carrasco², Karem Paola Gómez Porrez^3
1,2 Universidad Técnica de Oruro, Carrera de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
e-mail:gerardozamoraechenique@yahoo.es e-mail:octahinojosacarrasco@yahoo.com
Artículo recibido en: 30.04.2021 Manejado por: Elvis Trujillo. Artículo aceptado: 21.05.2021

 

 

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Resumen

Actualmente, existen más de 10 a 15 millones de mineros artesanales de oro en más de 70 países en el mundo. Se estima además que cerca de 30% de la producción de oro del mundo, viene de la minería artesanal. Esta actividad se ha extendido peligrosamente en muchas regiones que no controlan adecuadamente sus leyes medioambientales y una de estas regiones es América del Sur, concretamente la amazonia, región que involucra a 9 países; y aun territorio equivalente a 7.8 millones de Km², en que viven cerca de 33 millones de personas en más de 385 pueblos indígenas. Toda esta zona está siendo afectada por la explotación legal e ilegal del oro aluvial que se encuentra en los ríos, el impacto ambiental negativo que genera es enorme.

En ese contexto, en el presente trabajo de investigación se propone una alternativa técnica para la recuperación de oro de sedimentos aluviales mediante la aplicación de la concentración gravimétrica centrífuga, evitando así el uso del mercurio. La caracterización de la muestra estudiada, muestra un d₈₀ = 3200 micrones (3.2 mm) y d₅₀ = 400 micrones (0.4 mm); por otra parte, el contenido de oro es de 4.05 g/t, que está liberado y con los mayores contenidos en las fracciones granulométricas por debajo de -48 + 200 mallas Tyler.

De acuerdo a los balances metalúrgicos se puede constatar que la recuperación del oro en las diferentes etapas del proceso (pre concentración – concentración – amalgamación y/o fusión) están siempre por encima de 90%. Las eficiencias de la etapa de fusión de los concentrados obtenidos son mayores al 95%. Desde el punto de vista de la recuperación total de Au, se tiene que, en el proceso Knelson-Mesa-Amalgamación, es de 73.08%; mientras que, para el proceso Knelson-Mesa-Fusión, 76.67%; además, para el proceso Knelson-Knelson-Amalgamación, 64.65% y, finalmente, Knelson-Knelson-Fusión, 66.53% de recuperación total.

Las conclusiones del trabajo permiten mostrar que la muestra aurífera aluvial, responde favorablemente al proceso de concentración gravimétrica y centrifuga, y es absolutamente posible prescindir totalmente o parcialmente el mercurio en su tratamiento. Eliminando totalmente el uso del mercurio, es posible llegar al oro metálico por fusión de los concentrados obtenidos, inclusive en mejores condiciones de recuperación que la amalgamación.

Palabras clave: Concentración de Au sin mercurio, concentración de Au centrífuga

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Abstract

Currently, there are more than 10 to 15 million artisanal gold miners in more than 70 countries in the world. It is also estimated that about 30% of the world's gold production comes from artisanal mining. This activity has spread dangerously in many regions that do not adequately control their environmental laws and one of these regions is South America, specifically the Amazon, a region that involves 9 countries; and even territory equivalent to 7.8 million km2, in which about 33 million people live in more than 385 indigenous towns. This entire area is being affected by the legal and illegal exploitation of alluvial gold found in rivers, the negative environmental impact it generates is enormous.

In this context, this research work proposes a technical alternative for the recovery of gold from alluvial sediments by applying centrifugal gravimetric concentration, thus avoiding the use of mercury. The characterization of the studied sample shows d80 = 3200 microns (3.2 mm) and d50 = 400 microns (0.4 mm); on the other hand, the gold content is 4.05 g / t, which is liberated and with the highest content in the particle size fractions below -48 + 200 Tyler mesh.

According to the metallurgical balances it can be verified that the recovery of gold in the different stages of the process (pre concentration - concentration - amalgamation and / or fusion) is always above 90%. The efficiencies of the melting stage of the concentrates obtained are greater than 95%. From the point of view of the total recovery of Au, it has that, in the Knelson-Mesa-Amalgamation process, it is 73.08%; while, for the Knelson-Mesa-Fusion process, 76.67%; in addition, for the Knelson-Knelson-Amalgamation process, 64.65% and, finally, Knelson-Knelson-Fusion, 66.53% of total recovery.

The conclusions of the work show that the alluvial gold sample responds favorably to the process of gravimetric concentration and centrifugation, and it is absolutely possible to totally or partially dispense with mercury in its treatment. By totally eliminating the use of mercury, it is possible to reach metallic gold by melting the concentrates obtained, even in better recovery conditions than amalgamation.

Keywords: Mercury-free Au concentration, Centrifugal Au concentration.

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1.         INTRODUCCION

La contaminación ambiental se suscita por la presencia de componentes nocivos (ya sean químicos, físicos o biológicos) en el medio ambiente (entorno natural y artificial), que supongan un perjuicio para los seres vivos que lo habitan, incluyendo a los seres humanos. En ese contexto, una de las actividades extractivas más cuestionadas, es la minería aluvial del oro, con el empleo de mercurio; dicha actividad económica que, aprovecha el oro de sedimentos depositados en terrazas, placeres, llanuras, cauces de ríos, y otros, está generando deterioros ambientales significativos.

El mercurio es usado para separar y extraer el oro de los sedimentos de río en el que se encuentra. Éste se adhiere al oro, formando una amalgama que facilita su separación de la roca, arena u otro material acompañante. Luego, se calienta la amalgama obtenida para que se evapore el mercurio y quede el oro para su comercialización.

Actualmente, más de 1000 Toneladas de mercurio son utilizadas cada año por la minería artesanal en el mundo (1/3 del uso total), generándose así graves deterioros ambientales y sanitarios. El mercurio es un agente neurotóxico, nefrotóxico y genotóxico, afecta la salud de los mineros y los habitantes de las comunidades circundantes.

Hoy, existen más de 10 a 15 millones de mineros artesanales de oro en más de 70 países en el mundo. Se estima además que cerca de 30% de la producción de oro del mundo, viene de la minería artesanal. Esta actividad se ha extendido peligrosamente en muchas regiones que no controlan adecuadamente sus leyes medioambientales y una de estas regiones es América del Sur, concretamente la amazonia, región que involucra a 9 países; y aun territorio equivalente a 7.8 millones de Km², en que viven cerca de 33 millones de personas en más de 385 pueblos indígenas.

Toda esta zona está siendo afectada por la explotación legal e ilegal del oro aluvial que se encuentra en los ríos, el impacto ambiental negativo que genera es enorme.

Esta actividad es muy antigua y la forma de obtención del oro metálico también lo es, el uso del mercurio para la amalgamación. Esta actividad crece cada vez más, especialmente cuando los precios de este metal son atractivos como ocurre en la actualidad; cuando la situación es favorable, se involucra mayor cantidad de gente y por tanto mayor uso del mercurio, mayor contaminación.

La región amazónica que comprende a Bolivia, no está libre de esta actividad y también va en incremento porque la gente ve, en esta actividad, una manera “fácil” de generar recursos para su subsistencia sin preocuparse del cuidado del medio ambiente.

Se ha reportado recientemente que, desde el año 2015, en Bolivia se ha dado un inusitado incremento en las importaciones de mercurio. Entre 2010 y 2012, se importaba entre 9 y 11 toneladas anuales de mercurio. Sin embargo, en 2015, se llegó a 151 toneladas de mercurio. Hoy, debemos estar, en promedio, por las 200 toneladas de mercurio por año. Desde 2017 nos convertimos en el segundo importador mundial de mercurio.

La vía de exposición que más debe preocupar a los mineros es la inhalación del vapor de mercurio que se libera durante la quema de las amalgamas que a menudo se realiza en presencia de otras personas o incluso en el hogar. Esta situación de exposición a mercurio elemental, conlleva el riesgo de padecer hidrargirismo o mercurialismo, que cursa con alteraciones funcionales expresadas en déficits orgánicos, neurológicos, cognitivos y psicológicos del individuo.

En ese contexto, en el presente trabajo de investigación se presenta una alternativa técnica para la recuperación de oro de sedimentos aluviales mediante la aplicación de la concentración gravimétrica centrífuga, evitando así el uso del mercurio.

 

2. OBJETIVO

El objetivo del presente trabajo de investigación se circunscribe determinar el grado de enriquecimiento y el rango de recuperación del oro presente en sedimentos aluviales auríferos mediante la aplicación de concentradores centrífugos y posterior limpieza ya sea mediante mesas o nuevamente concentración centrífuga, sin el uso de la tecnología de la amalgamación con mercurio.

 

3. EXPERIMENTACIÓN METALÚRGICA

El procesamiento metalúrgico aplicado a una muestra de sedimentos aluviales auríferos se circunscribió a:

Caracterización granulométrica, para establecer la distribución del oro en los diferentes tamaños de grano.

Clasificación y concentración en el concentrador centrífugo Knelson.

Limpieza del pre concentrado en mesa y en Knelson.

Tratamiento de los concentrados de oro obtenidos.

Los flujogramas presentados en las figuras 1 y 2, muestran la secuencia del procesamiento aplicado; dichos flujogramas han sido diseñados de manera tal que, se pueda mostrar comparativamente los resultados metalúrgicos que pueden ser obtenidos con y sin el uso de mercurio, y así, demostrar a la gente involucrada en esta actividad, que se resiste a dejar de usar  el mercurio como elemento que les permite llegar rápidamente al oro físico, los rendimientos y ventajas de la propuesta.

El flujograma 2, tiene que ver con el uso solamente del concentrador centrífugo Knelson, como equipo pre concentrador y concentrador.

 

4. RESULTADOS Y COMENTARIOS

4.1. ANALISIS QUIMICO DEL COMUN

 

La muestra, luego de efectuar una adecuada mezcla y homogeneización, fue sometida a un cuarteo del que se obtuvieron muestras para las pruebas experimentales y también para el análisis químico; el resultado de este último es el siguiente:

Figura 1.- Flujograma de tratamiento de las colas                 Figura 2.- Flujograma de tratamiento de las colas

auríferas con pre concentración centrifuga seguida limpieza           auríferas con pre concentración y concentración

en mesa.                                                                                         en Knelson

4.2. ANALISIS GRANULOMETRICO

El resultado de esta tarea, se detalla en la siguiente tabla 1:

Tabla 1.- Análisis granulométrico de la muestra común de las colas de flotación

Con los valores de la tabla 1, se pueden elaborar los siguientes dos gráficos que permiten ver más objetivamente los resultados del análisis granulométrico.

Figura 3.- Representación gráfica del análisis granulométrico de la muestra.  

De este grafico se puede establecer los siguientes datos:

d₈₀ = 3200 micrones (3.2 mm) y d₅₀ = 400 micrones (0.4 mm)

La distribución de Oro en las fracciones granulométricas de la muestra, es presentada en la figura 4.

Figura Nº 4.- Diagrama de la variación del %Peso y %Distribución Au por fracciones granulométricas.

De estos resultados se puede colegir que:

·      La figura 4 y tabla 1, muestran que existe una gran dispersión de tamaños de granos en la muestra que va desde, ¼ de pulgada hasta 0 micrones; varias fracciones granulométricas no contienen al elemento valioso o lo contienen en muy poca proporción, por ello será posible descartar dichas fracciones gruesas. 

·      La distribución del % peso de partículas, en función de la granulometría, es una función bimodal, con máximos en las fracciones por encima de 1.4 mm y por debajo de 0.30 mm con los mayores contenidos de oro en estas fracciones granulométricas.

·      La distribución del oro, muestra una curva muy alejada a la del %Peso por lo que se asume que el elemento valioso en la muestra esta liberada, en gran parte, aspecto que favorecerá en la correspondiente concentración.

4.3. PRUEBAS DE CONCENTRACION

4.3.1. CLASIFICACION

Como se ha podido ver en la tabla 1, es necesario separar las fracciones gruesas porque no contienen al elemento valioso. El resultado es el siguiente.

Tabla 2. Balance metalúrgico de la etapa de clasificación

La tabla 2 muestra dos aspectos positivos, la primera que se puede prescindir del 56.50% en peso de la carga y la segunda que la ley de cabeza, con la que se efectuarán las pruebas de concentración se eleva hasta 8.30 g Au/t

4.3.2. OPCION PRECONCENTRACION CENTRIFUGA-MESA VIBRANTE

La experimentación se llevó a cabo de acuerdo al flujograma de la figura 1.

i)                 Preconcentración en el concentrador Knelson

El resultado de esta prueba se muestra en el siguiente balance metalúrgico:

Tabla 3.- Balance metalúrgico de la etapa de pre concentración

En esta etapa de logran buenos índices metalúrgicos, principalmente la recuperación es elevada y el descarte de ganga como colas, es también elevada.

ii)               Concentración en Mesa vibrante

El pre concentrado del concentrador Knelson es enviado a una limpieza en mesa vibrante. El resultado alcanzado es el siguiente:

Tabla 4.- Balance metalúrgico de la etapa de concentración en mesa

En esta etapa también se logra obtener un concentrado limpio con elevados índices metalúrgicos tanto en ley como en recuperación. Con este concentrado, se puede continuar para obtener el oro físico, ya sea por amalgamación, controlando adecuadamente el uso del mercurio y recuperando la totalidad del mismo, o llevar directamente a fusión.

iii)             Amalgamación a partir del concentrado de mesa

Para realizar esta operación se debe pesar el concentrado obtenido, en función de este peso se pesa el 15% de mercurio; concentrado y mercurio se introducen a tambor amalgamador herméticamente cerrado y, durante dos horas se agita. Se para el reactor y se descarga y por elutriación se separa la amalgama del residuo. La amalgama se lleva a la retorta, también herméticamente cerrado, y se procede a la sublimación del mercurio que es recuperado en su totalidad.

El resultado logrado es el siguiente:

Tabla 5.- Balance metalúrgico de la etapa de amalgamación y sublimación

iv)             fusión a partir del concentrado de mesa

Para evitar la amalgamación, se aplica la fundición directa de concentrados.  Para separar el oro de los minerales pesados, el concentrado se pone en un crisol, junto con bórax y otros agentes fluidificantes (nitrato de sodio, carbonato de sodio, nitrato de potasio y sílice, en la mayoría de los casos) y se calienta a 1200^°C.  De esta operación se obtienen dos productos, el oro físico y la escoria.

El resultado alcanzado en esta operación se muestra en el siguiente balance metalúrgico:

Tabla 6.- Balance metalúrgico de la etapa de fusión

El resultado por esta última técnica es levemente mejor a la amalgamación aunque para esta actividad es necesario tener conocimientos sobre la fundición para lograr formar una escoria fluida añadiendo cantidades adecuadas de los escorificantes.

4.3.4. OPCION PRECONCENTRACION CENTRIFUGA-CENTRIFUGA

La experimentación se llevó a cao siguiendo los pasos que se muestran el flujograma de la figura 2.

i)                Preconcentración en el concentrador Knelson

El resultado de esta prueba se muestra en el siguiente balance metalúrgico:

Tabla 7.- Balance metalúrgico de la etapa de pre concentración

Puesto que se ha trabajo en las mismas condiciones de operación que la anterior prueba, se obtuvieron resultados un tanto similares; buenos índices metalúrgicos.

ii)               Concentración 1 del pre concentrado del Knelson

El pre concentrado del concentrador Knelson es conducido a la primera etapa de up grading en el mismo concentrador Knelson. El resultado alcanzado es el siguiente:

Tabla 8.- Balance metalúrgico de la etapa de up grading en el Knelson

El concentrado de esta operación tiene todavía una ley relativamente baja, especialmente si el mismo debe ser llevado a fusión, aunque para la tarea de amalgamación ya podría servir.

iii)            Concentración 2 del preconcentrado del Knelson

El concentrado del concentrador Knelson es conducido a una segunda etapa de up grading en el mismo concentrador Knelson. El resultado alcanzado es el siguiente.

Tabla 9.- Balance metalúrgico de la etapa de concentración en mesa

El concentrado de esta operación es elevada e ideal para las siguientes etapas, aunque tuvo que sacrificarse muchos puntos de la recuperación, aunque sigue siendo una buena alternativa. Con este producto, también se han ensayado los dos caminos para la recuperación de Au por amalgamación y fusión.

iv)              Amalgamación a partir del concentrado de mesa

En las condiciones antes explicadas, se condujo la etapa de amalgamación. El resultado logrado es el siguiente.

Tabla 10.- Balance metalúrgico de la etapa de amalgamación y sublimación

v)               fusión a partir del concentrado del Knelson

El resultado alcanzado en esta operación se muestra en el siguiente balance metalúrgico.

Tabla 11.- Balance metalúrgico de la etapa de fusión

El resultado, por esta última técnica, es mejor a la amalgamación.

 

5. ANALISIS FINAL DE LAS PRUEBAS REALIZADAS

De los resultados alcanzados en las pruebas experimentales se puede establecer lo siguiente:

La forma de trabajo de muchas instalaciones que se dedican a la recuperacion del oro usando innecesariamente cantidades excesivas de mercurio y contaminando de esta manera el medio ambiente, no es el adecuado y muy  a pesar de que existen restricciones para el uso del mercurio en la actividad minera aurifera, lamentablemente no se cumple y tampoco existe el control adecuado para hacer cumplir tal disoposición.

Los resultados que se han logrado muestran un camino conveniente para disminuir sustancialmente el uso del mercurio o para en definitiva eliminar el uso de este elemento contaminante del medio ambiente. Una comparación de estos resultados, se puede expresar de la siguiente manera:

De acuerdo a los balances metalúrgicos se puede constatar que las eficiencias de la etapa de fusión son elevadas (alrededor del 95% etapa), cualquiera sea el método o técnica de concentración se emplee, respecto de la amalgamación (alrededor del 90% etapa). También se debe enfatizar que la recuperación del oro en las diferentes etapas del proceso (pre concentración – concentración – amalgamación/fusión) están encima de 90%, el hecho es que al tener varias etapas hasta llegar al metálico, ésta elevada recuperación, se va diluyendo.

La gente involucrada en esta actividad se resiste a prescindir del uso del mercurio porque es fácil su aplicación y obtienen rápidamente el oro físico, pero siguen sin entender el enorme daño que están causando; por ello se presenta como alternativa el uso del mercurio en forma totalmente contralada usando un amalgamador de tambor y una retorta para recuperar el mercurio, aunque no es lo ideal pero es una forma de disminuir considerablemente el uso de este elemento.

Lo ideal es que se elimine totalmente su uso y para ello también se presenta la alternativa de llegar al metálico a través de una fusión a partir de concentrados ricos; no es complicado conocer esta técnica.

Probablemente se ponga reparos, por la cuestión económica, de implementar en sus instalaciones equipos que podrían afectar su economía; pero al mismo tiempo se debe mostrar que su recuperación tradicional no es la adecuada y dejan escapar en las colas importantes cantidades del elemento valioso, es decir, que mejorando la recuperación pueden pagar con creces los equipos que se podrían adquirir para mejorar su trabajo y/o eliminar la contaminación ambiental.

Finalmente, no se ha llevado a cabo una amalgamación directa, a partir de la muestra original con fines comparativos, porque:

La cantidad de mercurio requerida era, mínimamente, del 15% en peso de la muestra y esa cantidad es grande.

No se contaba con un reactor que almacene toda la muestra mas el mercurio, de una sola vez, para realizar la amalgamación.

El riesgo de perder mercurio en la etapa de elutriación (separación de la amalgama + el mercurio residual del residuo mineral) es grande.

 

6. CONCLUSIONES

En base a los resultados, evaluación de los mismos, observaciones durante las pruebas experimentales, se pueden esgrimir las siguientes conclusiones:

La muestra aurífera, en las condiciones de operación que se emplearon en las diferentes pruebas experimentales, responde favorablemente al proceso de concentración gravimétrica y centrifuga.

Es absolutamente posible prescindir totalmente o parcialmente el mercurio en el tratamiento de menas auríferas aluviales. 

En el peor de los casos, el uso del mercurio tendría que restringirse a la amalgamación de los concentrados en cantidades estrictamente controladas usando amalgamadores y retortas herméticamente cerrados para luego recuperar el mercurio sin botar al medio ambiente.  

Eliminando totalmente el uso del mercurio, es posible llegar al oro metálico, inclusive en mejores condiciones de recuperación del elemento valioso.

De acuerdo a los balances metalúrgicos se puede constatar que la recuperación del oro en las diferentes etapas del proceso (pre concentración – concentración – amalgamación y/o fusión) están siempre por encima de 90%.

Las eficiencias de la etapa de fusión de los concentrados obtenidos son mayores al 95%. Desde el punto de vista de la recuperación total de Au, se tiene que, en el proceso Knelson-Mesa-Amalgamación, es de 73.08%; mientras que, para el proceso Knelson-Mesa-Fusión, 76.67%; además, para el proceso Knelson-Knelson-Amalgamación, 64.65% y, finalmente, Knelson-Knelson-Fusión, 66.53% de recuperación total.

 

Bibliografía

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