Tratamiento de Minerales de Oro Refractarios: Opciones y Compromisos

Aspectos clave

• Un mineral de oro refractario presenta una baja recuperación mediante cianuración directa, generalmente porque el oro está encapsulado dentro de minerales sulfurados como la pirita o la arsenopirita.
• Las principales rutas de tratamiento buscan descomponer o abrir estos sulfuros antes de la lixiviación con cianuro: tostación, oxidación a presión (POX), oxidación bacteriana, molienda ultrafina y molienda ultrafina combinada con oxidación atmosférica (Albion Process™).
• En el Proyecto Aurífero GPM en Armenia, la incorporación del Albion Process™ elevó la recuperación del concentrado sulfurado desde un 20 % hasta más del 98 %, después de que el circuito CIL existente recuperara solo entre un 20 % y un 30 % del oro.
• La selección de la tecnología adecuada depende de cómo se encuentre encapsulado el oro, por lo que el tratamiento debe comenzar con pruebas de molienda y lixiviación, además de estudios mineralógicos sobre muestras representativas.

Un mineral de oro refractario no permite obtener una recuperación económica mediante molienda convencional y cianuración directa. A medida que disminuyen los depósitos de oro de fácil tratamiento (free-milling), un número cada vez mayor de proyectos auríferos depende de minerales refractarios y semirrefractarios. Muchos de estos yacimientos son conocidos, pero aún no se explotan.

El tratamiento de minerales de oro refractarios es, fundamentalmente, un problema de liberación. El oro está presente, pero el cianuro no puede acceder a él. Este artículo explica qué hace que un mineral de oro sea refractario, compara las principales alternativas para el tratamiento de minerales refractarios, describe cómo funciona la oxidación atmosférica con Albion Process™ en concentrados auríferos refractarios y presenta los criterios para seleccionar la tecnología más adecuada para un yacimiento específico. Los ejemplos y datos presentados provienen de artículos técnicos, estudios de caso y publicaciones de Glencore Technology.

¿Qué hace que un mineral de oro sea refractario?

Un mineral de oro se considera refractario cuando el cianuro no puede disolver suficiente oro como para que su recuperación sea económicamente viable, generalmente porque el oro fino está encapsulado dentro de minerales sulfurados. La molienda convencional puede liberar el sulfuro portador, normalmente pirita, de la ganga, pero no puede exponer el oro que se encuentra finamente diseminado dentro de la pirita o retenido en solución sólida. Como resultado, la lixiviación directa de este material produce bajas recuperaciones de oro, ya que el cianuro nunca entra en contacto con el oro encapsulado.

La pirita es el principal mineral portador de oro en la mayoría de los concentrados auríferos refractarios, aunque la arsenopirita también es común. El tipo de mineral hospedante es importante. En pruebas publicadas por Kalgoorlie Consolidated Gold Mines (KCGM), el oro encapsulado en arsenopirita no alcanzó los mismos niveles de recuperación que el oro diseminado en pirita después de una molienda fina, debido a que las partículas de oro encapsulado en la arsenopirita eran de menor tamaño.

Los concentrados refractarios también pueden contener otras fases minerales que complican el tratamiento. Los minerales de teluro pueden albergar concentraciones elevadas de oro y plata. Los materiales carbonosos pueden adsorber el oro disuelto, fenómeno conocido como preg-robbing. Cada una de estas características influye en la selección de la ruta de tratamiento más adecuada.

¿Por qué los minerales de oro refractarios presentan bajas recuperaciones?

Los minerales de oro refractarios presentan bajas recuperaciones porque la lixiviación convencional con cianuro solo puede disolver el oro al que tiene acceso físico. Si el oro permanece encapsulado dentro de minerales sulfurados, el cianuro no puede disolverlo y, por lo tanto, ese oro no puede ser recuperado.

El Proyecto Aurífero GPM en Armenia ilustra claramente la magnitud de este desafío. GeoProMining (GPM) necesitaba procesar el material sulfurado ubicado debajo de los minerales oxidados de su mina Zod. A través de su circuito convencional existente de carbón en lixiviación (CIL), este material sulfurado alcanzaba recuperaciones de oro de apenas entre un 20 % y un 30 %. El oro estaba presente, pero la mayor parte no podía recuperarse sin antes descomponer los sulfuros que lo contenían.

¿Cuáles son las opciones para tratar minerales de oro refractarios?

Todas las alternativas para el tratamiento de minerales de oro refractarios buscan descomponer o abrir los minerales sulfurados hospedantes para que el cianuro pueda acceder al oro. Los métodos establecidos incluyen procesos térmicos (tostación), procesos bajo presión (oxidación a presión o POX), procesos biológicos (oxidación bacteriana), procesos mecánicos (molienda ultrafina) y oxidación atmosférica combinada con molienda ultrafina.

Fuentes: Ellis, KCGM; Glencore Technology, The Albion Process for Refractory Gold; páginas de Albion Process™ de Glencore Technology.

Las rutas oxidativas son metalúrgicamente sólidas y permiten alcanzar altas recuperaciones. Sin embargo, como señala el estudio de KCGM, el tratamiento de los productos generados puede afectar significativamente la economía del proyecto. La captura de dióxido de azufre en la tostación o la neutralización de soluciones ácidas en la oxidación a presión pueden implicar costos elevados y, en algunos casos, hacer que otras alternativas resulten más atractivas.

La molienda ultrafina por sí sola también puede constituir una alternativa práctica en determinadas aplicaciones. En KCGM, los ensayos demostraron que la molienda del concentrado refractario hasta 10 micrones permitió incrementar la recuperación de oro del 75 % al 92 %, sin necesidad de destruir el mineral hospedante.

¿Cómo trata la oxidación atmosférica a los minerales de oro refractarios?

La oxidación atmosférica trata los minerales de oro refractarios mediante la molienda ultrafina del concentrado sulfurado y su posterior oxidación con oxígeno a presión atmosférica, de modo que el oro encapsulado quede expuesto para la lixiviación con cianuro. El Albion Process™ aplica este enfoque en tres etapas:

1. Concentración. Se produce un concentrado masivo de sulfuros mediante flotación. No se requiere un concentrado de alta ley y, para obtenerlo, se recomienda únicamente una etapa rougher de flotación.
2. Molienda ultrafina. Un IsaMill™ muele el concentrado hasta alcanzar un tamaño donde el 80 % de las partículas pasa entre 10 y 12 micrones. Esto genera tensiones en la estructura cristalina de los sulfuros, permitiendo su oxidación a presión atmosférica y evitando que los productos de lixiviación pasiven las partículas.
3. Lixiviación oxidativa neutra. Se inyecta oxígeno a velocidad supersónica en la base de los reactores Albion. Para minerales de oro refractarios, el pH se mantiene en 5,5 mediante una suspensión de caliza, permitiendo la oxidación completa del azufre a sulfato. La lixiviación opera de forma autotérmica, normalmente entre 90 y 98 °C, sin necesidad de autoclaves.

El pH cercano a la neutralidad modifica significativamente lo que ocurre en las etapas posteriores del proceso. El ácido y el hierro liberados por la pirita se neutralizan dentro de la propia etapa de lixiviación, lo que permite enviar directamente el residuo oxidado al circuito de carbón en lixiviación (CIL) sin requerir una etapa independiente de separación sólido-líquido ni de neutralización. Esto genera una única corriente de relaves.

Además, al no formarse azufre elemental, el residuo presenta un consumo de cianuro muy bajo en comparación con los circuitos de oxidación bacteriana o lixiviación a presión. Bajo estas condiciones, se espera la disolución completa del oro durante la lixiviación con cianuro en un período de entre 8 y 12 horas.

Las mismas condiciones también ayudan a tratar otras características refractarias:

• Arsénico. El arsénico liberado de la arsenopirita forma un arseniato férrico cristalino, ambientalmente estable y de baja solubilidad.
• Telururos. La molienda ultrafina acelera la oxidación de los telururos, la cual se favorece en condiciones de pH neutro a alcalino. Si es necesario, la etapa final de lixiviación puede ajustarse a pH 9 utilizando cal hidratada.
• Material carbonoso con efecto preg-robbing. La lixiviación neutra no activa las fases carbonosas responsables del fenómeno preg-robbing.
• Metales base. Los sulfuros de cobre, níquel y zinc no se oxidan bajo estas condiciones neutras, por lo que no consumen reactivos.

La página de opciones de diagramas de flujo muestra cómo difieren las configuraciones para oro y metales base.

¿Qué resultados ha logrado la oxidación atmosférica en minerales de oro refractarios?

Glencore Technology informa que Albion Process™ puede alcanzar recuperaciones de hasta el 97 % en concentrados auríferos refractarios. Los proyectos y programas de pruebas publicados muestran resultados positivos en distintos tipos de yacimientos.

Fuentes: estudio de caso GPM, lista de instalaciones y comunicados de Glencore Technology.

Para una comparación más amplia con la oxidación a presión (POX), Glencore Technology ha publicado el artículo técnico “Case Study Reviews of the Albion Process™ as an Effective Alternative to Pressure Oxidation”, presentado en CMP 2024.

¿Cuál es el mejor proceso de lixiviación para un mineral de oro refractario?

No existe un único proceso de lixiviación que sea el mejor para todos los minerales de oro refractarios. La selección adecuada depende de cómo se encuentra encapsulado el oro, de los minerales presentes en el concentrado, de la escala del proyecto y de las restricciones específicas del sitio. La lixiviación con cianuro sigue siendo la etapa encargada de recuperar el oro. La decisión clave consiste en determinar qué método de pretratamiento permite exponer el oro de la forma más económica para cada yacimiento.

Algunas preguntas ayudan a definir la mejor alternativa:

• ¿Dónde se encuentra el oro? El oro contenido en pirita responde bien a la molienda fina y a los procesos de oxidación. El oro extremadamente fino contenido en arsenopirita puede requerir la oxidación completa del mineral hospedante.
• ¿Qué otros componentes contiene el concentrado? La presencia de arsénico, telururos, material carbonoso y sulfuros de metales base influye en el consumo de reactivos, la recuperación y la estabilidad de los residuos.

• ¿Cuáles son las restricciones del sitio? El manejo de dióxido de azufre, la neutralización de ácido, los equipos a presión, el presupuesto de capital y el plazo para iniciar la producción tienen un impacto importante en la economía del proyecto.

   

¿Cómo se selecciona una ruta de tratamiento para un mineral de oro refractario?

La selección de una ruta de tratamiento para un mineral de oro refractario comienza con pruebas metalúrgicas realizadas sobre muestras representativas para evaluar la respuesta del oro a cada alternativa.

Las pruebas preliminares incluyen la molienda de muestras a diferentes tamaños objetivo y la lixiviación de cada producto. Esto permite estimar la recuperación potencial y obtener una primera evaluación económica de los principales factores que influyen en el proyecto: consumo de energía, costos de reactivos y recuperación de oro.

La mineralogía aporta información adicional. Técnicas analíticas como QEMSCAN y MLA permiten medir la liberación mineral y el tamaño de las partículas de oro hasta aproximadamente 5 micrones. Para tamaños inferiores, se emplean métodos como la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS).

En el caso de Albion Process™, el desarrollo del proyecto comienza con un programa de pruebas destinado a confirmar que el concentrado responde adecuadamente al proceso y a recopilar información para el diseño. Posteriormente, Glencore Technology puede proporcionar un estudio Clase 4 (+35%) de costos de capital y operación. No se requiere una planta piloto y se ofrece una garantía de desempeño del proceso.

Preguntas Frecuentes

¿Qué es un mineral de oro refractario?

Un mineral de oro refractario es aquel que presenta una baja recuperación de oro mediante molienda convencional y cianuración directa. En la mayoría de los casos, el oro fino está encapsulado dentro de minerales sulfurados como la pirita o la arsenopirita, por lo que el cianuro no puede acceder a él. El mineral requiere un pretratamiento que descomponga o abra los sulfuros antes de la cianuración.

¿Puede recuperarse el oro refractario sin tostación ni oxidación a presión?

Sí. La oxidación atmosférica mediante Albion Process™ combina molienda ultrafina con lixiviación oxidativa a presión atmosférica, sin necesidad de tostadores ni autoclaves. Para algunos minerales, la molienda ultrafina por sí sola puede ser suficiente. En KCGM, las pruebas demostraron que la molienda de un concentrado refractario hasta 10 micrones incrementó la recuperación de oro del 75 % al 92 %.

¿Qué ocurre con el arsénico cuando se oxida un concentrado de oro refractario?

En la lixiviación neutral de Albion Process™, el arsénico liberado desde la arsenopirita forma un arseniato férrico cristalino. Este compuesto es ambientalmente estable y presenta baja solubilidad. El arsénico permanece en el residuo de lixiviación, que posteriormente se trata mediante cianuración y finalmente se dispone en una única corriente de relaves.

¿La oxidación atmosférica aumenta el consumo de cianuro?

No. En  Albion Process™, la lixiviación de minerales de oro refractarios opera a un pH cercano a la neutralidad, por lo que no se forma azufre elemental. Como resultado, el residuo oxidado presenta un consumo de cianuro muy bajo en comparación con los circuitos de oxidación bacteriana o lixiviación a presión. Se espera que la disolución del oro en la etapa de cianuración se complete en un período de entre 8 y 12 horas.

¿Qué recuperación puede alcanzar Albion Process™ en minerales de oro refractarios?

Glencore Technology informa recuperaciones de hasta el 97 % en concentrados auríferos refractarios. En el Proyecto Aurífero GPM en Armenia, la recuperación del concentrado sulfurado aumentó desde un 20 % hasta más de un 98 %. En Freegold, Alaska, las pruebas metalúrgicas lograron recuperaciones superiores al 93 % utilizando oxidación mediante Albion Process™ seguida de un circuito CIL.

Planificación del tratamiento de minerales de oro refractarios

Los minerales de oro refractarios están adquiriendo cada vez mayor importancia a medida que disminuyen los yacimientos de fácil tratamiento (free-milling), y muchos depósitos refractarios conocidos aún no se han explotado porque el oro permanece encapsulado en minerales sulfurados. Su tratamiento es esencialmente un problema de liberación, y existen distintas formas de abordarlo.

La tostación, la oxidación a presión y la oxidación bacteriana permiten descomponer los sulfuros, pero cada una implica costos asociados al manejo de gases de proceso, la neutralización de ácido, los equipos de alta presión o las etapas posteriores de separación. La molienda ultrafina por sí sola puede ser una alternativa viable cuando el oro está diseminado en pirita. La oxidación atmosférica mediante Albion Process™ combina molienda ultrafina con oxidación en reactores atmosféricos, neutraliza el ácido dentro de la propia lixiviación y envía el residuo directamente a la etapa de cianuración. En GPM, esta tecnología transformó un recurso sulfurado que recuperaba apenas entre el 20 % y el 30 % de su oro en una operación que superó su recuperación de diseño.

La mejor alternativa para cualquier mineral de oro refractario dependerá de su mineralogía, por lo que el punto de partida siempre debe ser un programa de pruebas. Los ensayos de molienda y lixiviación, respaldados por estudios mineralógicos, permiten determinar dónde se encuentra el oro y qué método de pretratamiento permite exponerlo de la forma más económica.

Para evaluar la oxidación atmosférica en su mineral de oro refractario, utilice la Calculadora Albion Process™ para obtener una estimación preliminar de costos, consulte cómo funciona Albion Process™ o póngase en contacto con el equipo de Albion Process™ para recibir una estimación gratuita de costos de capital y operación basada en la composición y capacidad de tratamiento de su concentrado.

Referencias técnicas

• Ellis, S. Ultra Fine Grinding: A Practical Alternative to Oxidative Treatment of Refractory Gold Ores. Kalgoorlie Consolidated Gold Mines.
• Glencore Technology. The Albion Process for Refractory Gold.
• TOMS Institute. Technology for Processing of Refractory Gold-Containing Concentrates (IMPC 2016).
• Glencore Technology. Albion Process™ Installation List.