Una planta de lixiviación de oro mediante el proceso Carbon-in-Leach (CIL) es una instalación de procesamiento de minerales que combina la lixiviación del oro y la adsorción con carbón activado en una serie de tanques agitados. Se utiliza ampliamente para recuperar oro de minerales adecuados mediante su disolución en una solución de cianuro y la adsorción del oro disuelto sobre carbón activado.
La principal ventaja del procesamiento CIL es que la lixiviación y la adsorción se producen simultáneamente en el mismo circuito de tanques. Esto reduce la necesidad de una etapa de adsorción con carbón independiente y puede ayudar a mejorar la recuperación de oro cuando el proceso está correctamente diseñado y controlado.
Durante la lixiviación, el oro se disuelve en una solución alcalina de cianuro en presencia de oxígeno, formando un complejo soluble de oro y cianuro. A continuación, se añade carbón activado a la pulpa para adsorber el oro disuelto. A medida que la pulpa avanza por la serie de tanques, el carbón cargado de oro se retiene y se desplaza en contracorriente hacia el inicio del circuito para su posterior recuperación.
Una planta CIL de oro típica incluye sistemas de trituración, molienda, preparación de pulpa, pretratamiento de lixiviación, tanques CIL, elución del carbón, electrodeposición, fundición y tratamiento de relaves. Cada etapa contribuye a la recuperación global, la estabilidad operativa y la eficiencia de producción.
Sin embargo, el proceso CIL no es adecuado para todos los yacimientos de oro. Antes de seleccionar este proceso, es necesario evaluar la mineralogía del mineral, la liberación del oro, el consumo de cianuro, la demanda de oxígeno y la presencia de minerales carbonosos o refractarios.
El proceso CIL para oro consta de varias etapas interconectadas, desde la preparación del mineral extraído de la mina hasta la producción de doré de oro y la gestión de los relaves.
En primer lugar, el mineral de oro extraído de la mina se reduce de tamaño mediante equipos de trituración. Un circuito de trituración típico puede incluir una trituradora de mandíbulas para la trituración primaria, seguida de una trituradora de cono o de impacto cuando corresponda.
A continuación, el mineral triturado se envía a un circuito de molienda, que suele constar de un molino de bolas y equipos de clasificación. El objetivo es liberar las partículas de oro de los minerales circundantes y obtener una alimentación adecuada para la lixiviación.
Un tamaño de molienda objetivo habitual puede situarse aproximadamente entre 75 y 150 µm, aunque el requisito real depende del tamaño de las partículas de oro, su asociación mineralógica y los resultados de las pruebas metalúrgicas. Una molienda más fina puede mejorar la liberación, pero también aumenta el consumo de energía y puede complicar las etapas posteriores del procesamiento.
Después de la molienda y la clasificación, el mineral se mezcla con agua para formar una pulpa. Según el diseño del circuito, puede utilizarse un espesador para ajustar la densidad de la pulpa y recuperar el agua de proceso.
La alimentación de los circuitos CIL suele contener entre un 40 % y un 50 % de sólidos en peso, aunque la densidad óptima varía según las características del mineral, la viscosidad, el diseño de los tanques y el rendimiento de la mezcla.
Una densidad estable de la pulpa ayuda a mantener un tiempo de residencia constante, una distribución uniforme de los reactivos y condiciones operativas estables en toda la planta.
Antes de entrar en el circuito CIL, la pulpa se acondiciona para establecer las condiciones químicas adecuadas para la disolución del oro.
Se utiliza habitualmente cal u otro álcali apropiado para mantener un pH elevado, normalmente alrededor de 10–11, reduciendo el riesgo de generar gas cianuro de hidrógeno, altamente tóxico. La concentración de cianuro y la disponibilidad de oxígeno deben controlarse de acuerdo con los requisitos metalúrgicos del mineral y los procedimientos de seguridad aplicables.
Algunos minerales pueden beneficiarse de medidas adicionales de acondicionamiento, como la adición de oxígeno o el tratamiento con nitrato de plomo, siempre que las pruebas de laboratorio lo justifiquen. El nitrato de plomo no es necesario en todos los casos y solo debe considerarse cuando se hayan demostrado sus beneficios metalúrgicos.
La pulpa acondicionada entra en una serie de tanques CIL agitados. En presencia de oxígeno, el cianuro disuelve el oro accesible, mientras que el carbón activado adsorbe el oro disuelto de la pulpa.
Los tanques están diseñados para mantener una mezcla eficaz y un contacto suficiente entre el mineral, la solución, el oxígeno y el carbón activado. Las cribas intermedias retienen el carbón dentro de los tanques y permiten que la pulpa continúe avanzando hacia las etapas posteriores.
A medida que la pulpa avanza hacia los tanques finales, se introduce carbón fresco o regenerado cerca del extremo de salida y se desplaza progresivamente hacia el extremo de entrada. Esta disposición en contracorriente mantiene un gradiente de concentración favorable para la adsorción del oro.
El número de tanques, el tiempo total de residencia, la concentración de carbón y las condiciones operativas deben determinarse mediante pruebas metalúrgicas y cálculos de ingeniería, en lugar de aplicar un estándar fijo.
El carbón activado cargado de oro se retira del circuito CIL y se transfiere a un sistema de desorción, donde el oro se separa del carbón y pasa a una solución concentrada.
Entre las tecnologías habituales se encuentran el proceso Zadra, el proceso de Anglo American Research Laboratories (AARL) y los sistemas de elución a presión. El método adecuado depende de la capacidad de la planta, las características del carbón, los costes operativos y los requisitos de recuperación.
Después de la desorción, el carbón puede someterse a regeneración térmica para recuperar su capacidad de adsorción antes de devolverlo al circuito CIL.
La solución de elución rica en oro se procesa para recuperar el metal disuelto.
La electrodeposición utiliza corriente eléctrica para depositar oro y otros metales recuperables sobre cátodos. La precipitación con zinc, comúnmente asociada al proceso Merrill-Crowe, es otra opción para soluciones auríferas adecuadas, aunque no constituye la vía de recuperación predeterminada para todas las plantas CIL.
El método seleccionado depende de la composición química de la solución, la configuración de la planta y la estrategia global de recuperación del oro.
El material recuperado que contiene oro se recoge y se prepara para la fundición. Se añaden fundentes cuando es necesario para facilitar la separación de las impurezas y la formación de una fase metálica fundida.
La fundición produce doré de oro, una aleación que contiene oro y, generalmente, plata. Posteriormente, esta aleación se envía a una refinería para su purificación adicional.
La pulpa restante contiene relaves, productos químicos residuales del proceso y, potencialmente, cianuro residual. Antes de su descarga o reutilización, la corriente de relaves debe cumplir los requisitos medioambientales aplicables.
Las tecnologías de destrucción del cianuro incluyen el proceso INCO de dióxido de azufre y aire, así como la oxidación con ácido de Caro. El tratamiento adecuado depende de las especies de cianuro presentes, las concentraciones residuales, la composición química del agua y los criterios de vertido.
El almacenamiento de relaves, la recuperación de agua, el control de filtraciones y la gestión medioambiental a largo plazo deben incorporarse al diseño de la planta.
La caracterización del mineral debe realizarse antes de seleccionar los equipos, ya que dos yacimientos con leyes de oro similares pueden comportarse de manera muy diferente durante la lixiviación y la adsorción. La mineralogía, el tamaño de las partículas de oro, el contenido de sulfuros y la presencia de carbono natural pueden influir en la recuperación y los costes operativos.
Los minerales de oro de fácil lixiviación suelen ser adecuados para la lixiviación convencional con cianuro, ya que una proporción considerable de su oro puede disolverse sin un pretratamiento complejo.
Los yacimientos de oro oxidados también pueden ser adecuados cuando el oro está suficientemente liberado y los minerales que consumen cianuro no están presentes en cantidades excesivas. Su aptitud real depende de la composición mineralógica, el contenido de arcilla y la distribución de las partículas de oro.
Para estos minerales, un circuito convencional de trituración, molienda y CIL puede ofrecer una solución de procesamiento eficaz.
El oro puede presentarse en forma de partículas nativas gruesas, inclusiones finas en minerales sulfurados o partículas microscópicas distribuidas por la roca huésped.
El oro grueso puede requerir concentración gravimétrica antes del procesamiento CIL o en paralelo con este. El oro fino o encapsulado puede necesitar una molienda más fina para alcanzar un grado de liberación adecuado.
Sin embargo, una molienda excesiva aumenta el consumo de energía y puede generar lodos finos que dificultan el espesamiento, la transferencia de oxígeno y la manipulación de la pulpa. Por tanto, los requisitos de molienda deben determinarse mediante estudios mineralógicos y pruebas de lixiviación.
Algunos minerales de oro contienen materiales carbonosos naturales que adsorben el oro disuelto de la solución de cianuro. Este fenómeno se conoce como preg-robbing o adsorción competitiva del oro por el mineral.
El preg-robbing puede reducir la recuperación de oro porque el oro disuelto queda retenido por el carbono natural del mineral en lugar de ser adsorbido por el carbón activado destinado a su recuperación.
Según la gravedad del problema, las posibles soluciones incluyen pretratamientos especializados, condiciones de proceso modificadas o configuraciones alternativas del diagrama de flujo. El procesamiento CIL convencional no elimina automáticamente el preg-robbing.
Los minerales refractarios contienen oro que no puede recuperarse eficazmente mediante la lixiviación convencional con cianuro por sí sola. El oro puede estar encapsulado en minerales sulfurados, como la pirita o la arsenopirita, o asociado a otros minerales que dificultan el acceso de los reactivos.
Estos minerales pueden requerir tratamientos adicionales, como oxidación a presión, tostación o biooxidación, antes de la lixiviación con cianuro.
Aunque el proceso CIL puede seguir formando parte del diagrama de flujo global, la etapa adicional de pretratamiento puede incrementar significativamente la inversión de capital, las necesidades energéticas y la complejidad operativa.
Las pruebas a escala de laboratorio y en planta piloto permiten cuantificar la recuperación de oro en función del tamaño de molienda, el consumo de cianuro, la demanda de oxígeno, la cinética de carga del carbón y el efecto de los minerales interferentes. Sin datos de prueba fiables, es probable que los volúmenes de los tanques, los inventarios de carbón y los sistemas de reactivos se dimensionen incorrectamente, lo que puede provocar una recuperación deficiente o costes operativos excesivos. El proceso CIL no es automáticamente adecuado para todos los yacimientos de oro; los minerales refractarios o con un elevado efecto preg-robbing requieren etapas de procesamiento adicionales.
El diseño de una planta CIL de oro eficiente requiere coordinar las pruebas metalúrgicas, la ingeniería de procesos, la selección de equipos y la planificación de la infraestructura.
El primer paso consiste en establecer el rendimiento requerido de la planta, el calendario operativo, la ley de alimentación y la recuperación objetivo de oro.
Los objetivos de recuperación deben basarse en resultados de pruebas representativas y supuestos operativos realistas, en lugar de valores máximos teóricos.
El circuito de trituración y molienda debe seleccionarse en función de la dureza del mineral, el tamaño de alimentación, la abrasividad, el rendimiento requerido y el tamaño de liberación objetivo.
Las trituradoras de mandíbulas se utilizan habitualmente para la trituración primaria, mientras que las trituradoras de cono pueden emplearse para la reducción secundaria o terciaria del tamaño. Los molinos de bolas y los equipos de clasificación se utilizan con frecuencia para obtener el producto de molienda requerido.
Los minerales duros y abrasivos pueden requerir equipos más robustos y presupuestos más elevados para piezas de desgaste. Los minerales más blandos pueden permitir configuraciones más sencillas, dependiendo de la capacidad requerida y del tamaño del producto final.
El dimensionamiento de los tanques depende del caudal de pulpa, la densidad de la pulpa, el tiempo de residencia requerido y el volumen de trabajo efectivo.
El cálculo debe tener en cuenta todo el circuito CIL, los volúmenes de trabajo de cada tanque y los márgenes de diseño adecuados. El tiempo de residencia real debe verificarse con los resultados de las pruebas metalúrgicas y las condiciones operativas previstas.
La geometría de los tanques, el diseño de los impulsores, la intensidad de mezcla, la transferencia de oxígeno y el rendimiento de las cribas de carbón también afectan a la eficiencia de la planta.
El tipo de carbón activado, el tamaño de sus partículas, la concentración y la actividad influyen en el rendimiento de la adsorción de oro. El inventario de carbón y las velocidades de avance deben coordinarse con la carga de oro, la capacidad de elución y la regeneración del carbón.
Una actividad insuficiente del carbón o unas pérdidas excesivas de este pueden reducir la recuperación e incrementar los costes de reposición. Por el contrario, aumentar simplemente la concentración de carbón no garantiza un mejor rendimiento si los factores limitantes son la mezcla, la cinética de adsorción o las condiciones de lixiviación.
El diseño de una planta completa debe conectar el circuito CIL con los sistemas de desorción del carbón, electrodeposición, fundición, desintoxicación de relaves y reciclaje de agua.
Un balance de masas de toda la planta permite controlar los sólidos, el agua, el oro, el carbón y los reactivos. Un balance hídrico identifica las necesidades de agua dulce, las oportunidades de reciclaje y las posibles pérdidas de agua.
La distribución de la planta debe minimizar la manipulación innecesaria de materiales y proporcionar un acceso seguro para la operación, el mantenimiento de los equipos y la gestión de reactivos.
La infraestructura importante incluye suministro eléctrico, agua de proceso, instrumentación, ventilación cuando sea necesaria, almacenamiento de reactivos, instalaciones de laboratorio y sistemas de respuesta ante emergencias.
Una vez que la planta CIL está en funcionamiento, la supervisión constante y la optimización del proceso son esenciales para mantener la recuperación y controlar los costes.
La finura de molienda afecta directamente a la liberación del oro y a la cinética de lixiviación. Si la molienda es demasiado gruesa, el oro puede permanecer encapsulado en los minerales de la roca huésped. Si es excesivamente fina, aumenta el consumo de energía y puede empeorar la manipulación de la pulpa.
Los operadores deben supervisar conjuntamente el rendimiento del molino, la eficiencia de clasificación y la recuperación durante la lixiviación para identificar el objetivo de molienda más económico.
Un pH estable, una disponibilidad adecuada de cianuro, una transferencia suficiente de oxígeno y una agitación eficaz son esenciales para conseguir una disolución constante del oro.
La concentración, la actividad y el rendimiento de adsorción del carbón deben evaluarse junto con los niveles de oro disuelto a lo largo de todo el circuito de tanques. Los ajustes del proceso deben basarse en análisis de laboratorio y datos operativos.
Dado que el cianuro presenta graves riesgos para la salud y el medioambiente, su manipulación y el control del proceso deben ajustarse a los procedimientos de seguridad establecidos.
El carbón activado acumula impurezas gradualmente y puede perder capacidad de adsorción debido al ensuciamiento, la abrasión o una regeneración deficiente.
Las pruebas periódicas de actividad del carbón, una regeneración adecuada y la inspección de las cribas intermedias pueden ayudar a mantener el rendimiento. Las pérdidas de carbón deben controlarse para identificar daños en las cribas, abrasión excesiva o una manipulación ineficiente del carbón.
Los cambios en la densidad de la pulpa afectan al caudal volumétrico y al tiempo de residencia efectivo. Una transferencia insuficiente de oxígeno puede limitar la disolución del oro, mientras que una mezcla deficiente puede generar zonas estancadas o una distribución desigual de los reactivos.
La supervisión rutinaria de la densidad de la pulpa, el oxígeno disuelto, los niveles de los tanques y los caudales ayuda a identificar desviaciones antes de que provoquen pérdidas importantes de recuperación.
El mantenimiento preventivo es importante para trituradoras, molinos, bombas, agitadores, cribas y equipos de elución. Las inspecciones de las piezas de desgaste y la supervisión de las vibraciones o la temperatura pueden ayudar a detectar problemas mecánicos en desarrollo.
El consumo de reactivos debe evaluarse en relación con las características del mineral y el rendimiento real de recuperación. Un consumo excesivo de cianuro o cal puede indicar cambios en la mineralogía de la alimentación, un control deficiente del proceso o una dosificación innecesaria de reactivos.
El reciclaje de agua puede reducir la demanda de agua dulce y los costes operativos, especialmente en regiones con escasez hídrica. Sin embargo, es necesario controlar la composición química del agua reciclada, ya que las sales disueltas, los reactivos residuales y otros contaminantes pueden afectar a la lixiviación y la adsorción.
Una gestión eficaz de los relaves combina la desintoxicación del cianuro, la recuperación de agua, la estabilidad geotécnica, el control de filtraciones y la supervisión medioambiental. Estas medidas ayudan a garantizar que las mejoras de producción no se consigan a costa del cumplimiento de la normativa ambiental.
Una planta CIL de mineral de oro integra la trituración, la molienda, la lixiviación con cianuro, la adsorción con carbón activado, la recuperación del oro y el tratamiento de relaves en un sistema de procesamiento coordinado. Su rendimiento depende de mucho más que la capacidad de cada máquina: la mineralogía del mineral, el tamaño de liberación, las condiciones de la pulpa, la actividad del carbón y el control del proceso influyen en la recuperación y los costes operativos.
Para los propietarios de minas y los promotores de proyectos, el enfoque más eficaz consiste en realizar pruebas metalúrgicas representativas antes de finalizar el diagrama de flujo, dimensionar los equipos según los requisitos del proceso verificados y optimizar todo el circuito durante su vida útil. Con un diseño adecuado y una operación rigurosa, una planta CIL puede proporcionar una recuperación fiable de oro a partir de minerales aptos para la lixiviación convencional con cianuro.
El proceso CIL combina la lixiviación del oro y la adsorción con carbón en el mismo circuito de tanques. El proceso CIP (Carbon-in-Pulp) generalmente completa la lixiviación antes de enviar la pulpa a un circuito de adsorción con carbón independiente. El método preferido depende de las características del mineral, los resultados de las pruebas metalúrgicas y la rentabilidad del proyecto.
Los principales equipos suelen incluir trituradoras, cribas, molinos de molienda, equipos de clasificación, bombas de pulpa, tanques de lixiviación y adsorción, agitadores, cribas para carbón, equipos de manipulación de carbón cargado, equipos de elución, celdas de electrodeposición y sistemas de gestión de relaves y agua. La lista definitiva depende del diagrama de flujo del proceso.
El coste total varía según la capacidad de procesamiento, las características del mineral, las especificaciones de los equipos, la ubicación de la planta, la infraestructura, los requisitos de instalación y los controles medioambientales. Una estimación significativa debe distinguir entre los costes de suministro de equipos, la inversión total de capital instalada y los gastos operativos continuos.
El carbón activado adsorbe el oro disuelto de la solución de proceso. En una configuración típica, el carbón se desplaza por el circuito de tanques en dirección opuesta a la pulpa. Esto permite recoger el carbón cargado de oro para su recuperación posterior y devolver el carbón regenerado al proceso.
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