MX2013009642A - Recuperacion con eficiencia energetica de metales preciosos y de metales base. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso con eficiencia energética para recuperar metales base y metales preciosos desde minerales o concentrados, donde el proceso incluye las etapas de construir una pila (10) que comprende mineral o concentrado que, a su vez, contiene metales base y metales preciosos, y lixiviar y extraer metales base mediante la inoculación de la pila con inoculaciones de bacterias termófilas y archaeas, así como biolixiviar el mineral o concentrado mediante un proceso exotérmico; y, posteriormente, lixiviar la pila (12) con una solución de cianuro acuosa (32) la cual se calienta a una temperatura superior a los 40 °C e inferior a los 90 °C mediante paneles solares (14), de manera de extraer los metales preciosos de la pila mediante una solución de lixiviado (26).

Description

RECUPERACION CON EFICIENCIA ENERGETICA DE METALES PRECIOSOS Y DE METALES BASE Campo de la Invención 5 Esta invención se refiere a un método de extracción para la recuperación de metales preciosos, incluidos los elementos del grupo del platino (PGE, Platinum Group Elements) y otros metales preciosos (como el oro y la plata); metales base (incluido el níquel, el cobalto y el cobre) 1Q extraídos de minerales y concentrados; particularmente, de los minerales y concentrados de "Platreef".

Antecedentes de la Invención Platreef es un tipo de filón PGE estratoligado exclusivo (un tipo de yacimiento) perteneciente al conjunto ]_5 de yacimientos de elementos PGE ubicado en el complejo ígneo de Bushveld (BIC, siglas en inglés para Bushveld Igneous Complex) en África del Sur, donde los demás tipos de filón de importancia económica son los filones estratiformes de cromitita, erensky y Upper Group 2 (UG2, Grupo Superior 2), 20 cada ,uno con su propia petrología y mineralogía. Los tres tipos de filones pertenecen al conjunto estratificado de Rustenburg (RLS, siglas en inglés para Rustenburg Layered Suite) . Platreef se ubica en la región de Potgietersrus/ okopane en la República de Sudáfrica, y el 25 afloramiento presenta un rumbo general norte-sur en las Ref. 243038 proximidades de la longitud N-S 29° 00' (a partir de los 29° OiO' hasta 25 km al oeste de esta longitud) y desciende en dirección oeste-souroeste . Se ubica aproximadamente entre las latitudes E-0 23° 30' y 24° 30'.

Las rutas de proceso de refinación (mediante el empleo de molienda y flotación) —fundición— de concentrado tradicionales para Platreef son significativamente más costosas desde un punto de vista "por onza de platino" en comparación con Merensky y UG2, debido a las particularidades metalúrgicas mineralógicas y de proceso asociadas a este tipo de filón. La mineralización y la "proporción de prilada" (la contribución de cada elemento PGE al total de los elementos PGE) de elRefementos PGE y Au, junto con su asociación con sulfuros de metales base y minerales silicatos, son significativamente diferentes respecto de los recursos PGE tradicionales; principalmente, los tipos de filón de cromitita de Merensky y de UG2, lo que conduce a procesos de extracción metalúrgicos convencionales (concentrado-fundición-refinado) que a menudo son poco rentables solo para Platreef. En algunos casos, las empresas mezclan este tipo de filón con filones de cromitita de alto grado para subsanar este problema, cuando esta mezcla es una opción de proceso factible. Sin embargo, invertir capital en erigir plantas Greenfields para el proceso convencional de Platreef, en si, es marginal. Además, Platreef se ubica en una zona árida y remota de Sudáfrica; una región con poca infraestructura de apoyo disponible.

Platreef se caracteriza por presentar una alta proporción de Pd: Pt, la cual se encuentra mayoritariamente mineralizada como compuestos de telurio, arseniuros y telurios de bismuto, mientras que los sulfuros y las aleaciones de Pt/Pd son mucho menos predominantes que en los minerales de Merensky o de UG2. Platreef contiene concentraciones significativas de oro, aunque contiene concentraciones muy bajas de rodio, rutenio e iridio. Platreef contiene cantidades significativas de metales base (como el cobre, el níquel y el cobalto) en comparación con otros pilones de elementos PGE, los que se encuentran mineralizados mayoritariamente como sulfuros. La matriz de mineral de ganga es rica en silicatos de magnesio y de hierro, así como en sulfuros de hierro (en su mayoría, pirrotita con algo de pirita) .

La variación mineralógica significativa de Platreef en comparación con otros minerales sudafricanos basados en el complejo BIC se encuentra documentada en las publicaciones de archivo público. La singularidad de Platreef no solo se considera en términos de su mineralización, geología y estratigrafía, sino que también en términos de las asociaciones de elementos PGE con sulfuros de metales base subyacentes, fases de silicatos de ganga y su distribución, junto con los límites de grano de sulfuros silicatos y de metales base (BMS, siglas en inglés para Base Metal Sülphides) .

En la actualidad, el procesamiento comercial y recuperación existentes de metales base y elementos PGE desde minerales implica el triturado, la molienda y la flotación de los minerales, así como la fundición de los concentrados y la conversión de la mata del horno o aleación en una mezcla de producto final cuyo contenido es una mezcla de fases de sulfuros y de aleaciones. El producto que sale del fundidor mineral, ya sea se lixivia para recuperar el níquel, el cobalto y el cobre, o bien, el producto es sometido a enfriamiento lento y triturado, donde se separan las secciones de sulfuros y aleaciones mediante separación magnética. También se utiliza la refinación de metales base (BMR, siglas en inglés para Base Metals Refinery) o planta de extracción de metales base para descartar el hierro, el azufre y los componentes de desecho como el Se, el Te, el Bi, el As, el Pb y demás contaminantes perjudiciales para la subsiguiente separación de elementos PGE. Luego de la extracción de la gran mayoría de los metales base y demás contaminantes, se produce normalmente un residuo de elemento PGE con grado superior al 50 %. Este concentrado de PGE, derivado del proceso BMR, normalmente se lixivia en un ambiente de cloro y de ácido clorídrico para solubilizar los elementos PGE. La solución con contenido de elemento PGE luego es sometida a una separación de sus metales constituyentes a través de varios procesos, que pueden incluir cualquiera de una serie de procesos de precipitación repetida y de disolución, de extracción de solventes y de intercambio iónico o tecnología de reconocimiento molecular (MRT™, Molecular Recognition Technology) . La ruta de proceso convencional para recuperar y beneficiar metales PGM presenta limitaciones. Esta se considera adecuada para sulfuros con contenido de minerales, a partir de los cuales se producen cantidades relativamente bajas de concentrado, con alta recuperación de elementos PGE que pueden tratarse, desde un punto de vista económico, mediante un fundidor mineral (lo que implica un extracción de poco volumen en el concentrador; en otras palabras, un pequeño porcentaje de la masa del mineral disponible para el concentrado de flotación) . Los minerales que presentan oxidación o deterioro, como el material de afloramiento de filón o minerales superficiales, asi como minerales, donde la mayoría de los elementos PGE están asociados a grandes cantidades de pirrotita/pirita, o como inclusiones ultrafinas en roca estéril de silicio, o minerales con la mayoría de elementos PGE presentándose como telurios, bismutos o árseniuros, o combinaciones de estos, tienden a presentar poca (lenta) cinética de flotación y, a menudo, se requiere producir grandes cantidades de concentrado de bajo grado para alcanzar un nivel de recuperación aceptable (es decir, extracciones de gran volumen combinadas con molienda ultrafina en molinos de agitación de energía intensa) . Esto implica una gran inversión en infraestructura de fundición para una determinada cantidad de producción de PGE, lo que puede conducir a operaciones de fundición y refino antieconómicas. 5 La molienda ultrafina y la fundición de concentrados de bajo grado representan un consumo de energía intenso por unidad de medida de los elementos PGE involucrados. La construcción de nuevos fundidores minerales para procesar elementos PGE con contenido de concentrados de flotación se ha visto ]_o significativamente restringida debido a una combinación de elementos como la legislación ambiental, los costos de capital muy elevados, la disponibilidad muy reducida de energía eléctrica (en el subcontinente sudafricano) desde el año 2008, y las altas emisiones de gas de invernadero asociadas ]_ (indirectamente a través de la electricidad suministrada mediante estaciones de generación de energía impulsadas por carbón) . Además, para satisfacer los requisitos de mano de obra calificada asociados al proceso de fundición, se requiere que el fundidor mineral se encuentre ubicado en las cercanías 20 de ciudades o pueblos principales; sin embargo, los mismos habitantes de los pueblos y ciudades a menudo se inclinan negativamente hacia la idea de contar con fundidores minerales en sus proximidades. Todo esto significa es que cualquier operación minera, nueva y de concentración, tendrá que estar 25 en condiciones de transportar concentrados de flotación a través de distancias excesivamente extensas hacia los fundidores minerales existes, a costos altos y de rápido crecimiento, lo que conduce al aumento de las tuberías metálicas. Los fundidores minerales en sí, debido a la cantidad de incidentes de seguridad (derrames y explosiones) y al costo de fundición y de manipulación sin emisiones de gas, imponen incluso mayores especificaciones de concentrado a los concentradores .

Recientemente, se ha propuesto la lixiviación por presión de concentrados de flotación como medio para superar las exigencias de fundición; sin embargo, estas aún requieren molienda ultrafina de energía intensa, un consumo de agua significativo y, debido a las pérdidas de licor madre asociadas, se producen residuos que son extremadamente finos, difíciles de filtrar y ambientalmente inestables, de manera que los riesgos ambientales son altos y varios factores de riesgo hacen que la sostenibilidad a largo plazo sea cuestionable .

Breve Descripción de la Invención Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método de extracción alternativo (desde el punto de vista del funcionamiento y del capital) de bajo costo y que pueda usarse para lixiviar metales preciosos; particularmente, elementos PGE, oro y metales base; en particular el níquel, el cobre y el cobalto, desde pilas como las de mineral bruto triturado . de Platreef o concentrados de flotación basados en Platreef .

Sumario de la Invención Según la invención, se proporciona un proceso para recuperar metales base y metales preciosos desde minerales o concentrados, donde el proceso incluye las siguientes etapas: i) construir una pila que incluya oro o concentrado de metales base y metales preciosos; ii) lixiviar una pila o extraer metales base y, preferentemente, también azufre, de una solución de lixiviado, en un proceso de biolixiviación; preferentemente, mediante la inoculación de la pila con inoculaciones ' microbianas de baterías mesófilas o termófilas o archaeas, y biolixiviar el mineral o concentrado, mediante un proceso exotérmico, luego dé enjuagar la pila con agua; iii) lixiviar una pila con una solución de cianuro acuosa a presión de temperatura ambiente y a temperatura elevada, por sobre los 40 °C e inferior a 90 °C, para extraer metales preciosos de la pila en un solución de lixiviado.

Los metales base son normalmente Ni, Co, Cu y Fe.

Los metales preciosos normalmente son metales PGM compuestos de platino, paladio, rodio, rutenio, iridio y osmio; así como también compuestos de oro y plata. Para los fines de la presente invención, los metales preciosos se consideran ricos en PGM y limitados en cuanto al oro y a la plata; es decir, la distribución de metales preciosos es tal, que los metales PGM constituyen más del 75 % del total de metales preciosos, en tanto que el oro y la plata constituyen el restante 25 % de los metales preciosos, o menos. La invención, por lo tanto, se refiere a minerales y concentrados donde los minerales o concentrados son clasificados predominantemente como minerales y concentrados PGM, de los cuales el oro y la plata se consideran subproductos y gozan de un carácter secundario respecto de la producción de metales PGM, aunque se obtienen por asociación.

El mineral o concentrado puede ser de un mineral o concentrado caracterizado por una alta proporción de Pd: Pt (normalmente mayor que 0,8:1) predominantemente mineralizado como telurios, arseniuros y telurios de bismuto, como es el caso del mineral de Platreef; aunque, también pueden presentarse, en proporciones menores, como sulfuros, seleniuros, antimonios o aleaciones mineralizadas como telurios, arseniuros y telurios de bismuto.

Normalmente, el mineral se tritura hasta obtener un tamaño de las partículas con un 100 % de paso de 25 mm.

El concentrado (normalmente con un 80 % de paso de 150 µp?) puede estar revestido en roca o grava (normalmente con un 80 % de paso de 25 mm) , en cuyo caso pueden incluirse inoculaciones microbianas con el revestimiento.

Preferentemente, la etapa de biolixiviación se lleva a cabo bajo condiciones acidicas con un pH<3, preferiblemente con un pH<2 y, preferiblemente, bajo condiciones de aireación forzada a temperaturas entre los 50 °C y los 90 °C, preferiblemente entre los 50 °C y los 70 °C, mediante el uso de un cultivo mezclado de biomasa compuesto mayoritariamente (aunque no exclusivamente) de termófilos moderados y extremos como los siguientes: • Acidithiobacillus ferrooxidans • Ferroplasma cupricumulans · Sulfolobus metallicus • Metallosphaera sedula • Sulfobacillus thermosulfidooxidans • Acidithiobacillus thiooxidans • Leptospirillum ferriphilum • Leptospirillum ferrooxidans, o bien • o cualquier combinación de las anteriores u otra especie microbiana (pueden producirse modificaciones genéticas con el paso del tiempo a medida que la biomasa se adapta a su ambiente) .

Durante la fase' de calentamiento de la pila, los cultivos mesófilos se activarán en las gamas de temperatura intermedia (20 °C a 50 °C) y ayudarán a establecer la actividad microbiológica general de la pila. La población del cultivo de biomasa cambiará con el paso del tiempo a medida qUe la pila se calienta mediante reacciones exotérmicas y se estabilizará entre los 50 °C y los 70 °C, según la disponibilidad de minerales de sulfuros de metales base, la aireación e irrigación suficientes y la densidad del cultivo de biomasa.

La etapa de biolixiviación puede tardar entre 1 y 2 años .

Luego de la extracción de los metales base de la pila, esta preferiblemente se enjuaga y trata con una base, por ejemplo, de cal, para aumentar el pH a un nivel superior a 8; preferiblemente superior a 9 y hasta 12.

En la etapa de lixiviación con cianuro, se calienta la solución con contenido de cianuro, mediante calentamiento solar, y se aumenta el nivel de calentamiento (si asi se requiere) mediante el intercambio de calor entre las pilas, de los licores de proceso, a una temperatura superior a los 40 °C y hasta los 90 °C, preferiblemente de 50 °C a 70°C, la que se aplica preferiblemente a la pila mediante riego por goteo. El calor y la humedad pueden retenerse más eficientemente en la pila a través del uso de una cobertura transparente de plástico flexible para cubrir la superficie exterior de la pila, aunque su uso no es obligatorio .

La solución de cianuro puede presentar una cpncentración de 0,15 gramos por litro (g/1) hasta 15 g/1; preferiblemente de 0,5 g/1 a 2,0 g/1.

La etapa de lixiviación con cianuro puede tardar de 1 a 2 años, según el objetivo de recuperación para el platino, y el uso ya sea de concentrado o de mineral triturado.

El calentamiento de la solución con contenido de cianuro se realiza preferiblemente mediante el uso de una fuente renovable de energía , como es el caso de la energía proveniente de recursos naturales como la luz solar, el viento, la lluvia, las mareas y el calentamiento geotérmico; aUnque, más preferiblemente la energía solar, mediante el uso de paneles solares. Si se requiere, el calentamiento puede complementarse mediante un intercambio de calor con los licores de proceso de una pila de biolixiviación.

Entre los aspectos preferidos del proceso que se incluyen en la presente invención, se incluyen los siguientes: • utilizar un intercambio de calor entre pilas a partir de licores derivados de la lixiviación microbial de una pila, para calentar el licor de retorno de lixiviación de una pila con cianuro, una vez que ambas operaciones de pila se encuentren en funcionamiento. • utilizar el calor solar mediante paneles de calentamiento, para calentar licores de proceso; en particular, las soluciones de cianuro alcalinas.' • recuperar los metales base a través de precipitación, mediante un precipitado de sulfuro mezclado (por ejemplo, mediante NaSH, H2S o Na2S) o una extracción de solvente y extracción electroquímica para producir metales refinados . • recuperar y mejorar metales PGM mediante absorción y elución a partir de carbón activado, tecnología de reconocimiento molecular ( RT™, Molecular Recognition Technology) , intercambio iónico, extracción de solventes, cementación de zinc o hierro o combinaciones específicas de estas tecnologías.

• Si se requiere, las pilas se pueden usar, luego de la lixiviación de doble etapa, como relleno en las minas, dado que, en esencia, todos los minerales conducentes hacia potenciales drenajes ácidos de minas se han convertido y se encuentran en estado de oxidación.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 es una representación de un flujo de proceso de alto nivel de una modalidad de la invención, con calentamiento entre pilas y solar de licores de lixiviación en pilas con cianuro; La Figura 2 es una representación gráfica en la que se aprecia la extracción de metales base en un experimento de biolixiviación; La Figura 3 es una representación gráfica en la que se aprecia la extracción de platino en un experimento de lixiviación con cianuro; La Figura 4 es una representación gráfica en la que se aprecian las curvas de extracción del Fe en un experimento de biolixiviación; La Figura 5 es una representación -gráfica en la que se aprecian las curvas de extracción del Cu en un experimento de biolixiviación; La Figura 6 es una representación gráfica en la que sé aprecian las curvas de extracción del Ni en un experimento de biolixiviación; y La Figura 7 es una representación gráfica en la que se aprecia la extracción de platino en un experimento de lixiviación con cianuro.

Descripción Detallada de la Invención Esta invención se refiere a un método de extracción para la recuperación de metales preciosos, incluidos los elementos del grupo del platino (PGE, por sus siglas en inglés) y otros metales preciosos (oro y plata) ; y metales base (incluidos el níquel, el cobalto y el cobre) en solución acuosa de minerales y concentrados, particularmente, minerales y concentrados de Platreef. Los elementos PGE se. componen de platino, paladio, rodio, rutenio, iridio y osmio. A los efectos de esta invención, los metales preciosos son ricos en metales PGM y pobres en oro y plata, es decir, están • distribuidos de forma tal que los metales PGM forman parte de más del 75 % del total, y el oro y la plata del 25 % o menos restante. Por lo tanto, la invención se refiere a mineral y concentrados donde estos se clasifican principalmente como mineral y concentrados de metales PGM de los cuales el oro y la plata son subproductos y son secundarios a la producción de metales PGM, pero ocurren por asociación.

La extracción de metales base y de metales preciosos se logra mediante una operación de lixiviación sécuencial en pilas donde se aplica la lixiviación microbiana acidica en pilas de temperatura alta (mayor que 50°C) para extraer la mayoría del níquel, el cobre y el cobalto contenidos (mayor que 70 %) , al igual que una parte del hierro y la mayoría del azufre, para exponer los metales preciosos y sus minerales a una etapa posterior de lixiviación en pilas basada en cianuro donde la extracción basada en cianuro también ocurre a temperaturas elevadas (mayores que 40°C) . Se destaca que, a pesar de que la extracción a granel de metales base ocurre a temperaturas de pilas superiores a 45°C, la biolixiviación en pilas es, esencialmente, una operación por lotes, y la pila tarda un período importante en calentarse desde la temperatura ambiente (15-30°C, según las condiciones iniciales y las condiciones climáticas) a las temperaturas preferidas de lixiviación superiores a 45°C. Durante este período de calentamiento inicial, se producirá alguna lixiviación incipiente. La mayoría del azufre de sulfuro (mayor que 95 %) se lixivia como sulfatos de metales base¦ o se convierte en residuo de sulfatos hidróxidos ferrosos (por ejemplo, del grupo de minerales de la jarosita) que no se presta para el drenaje ácido. La formación de jarosita puede reducirse mediante la manipulación de la composición de la 5 alimentación, específicamente la cantidad de hierro y el pH (mediante el ajuste de la cantidad de ácido en la fuente) .

Aunque la biolixiviación microbiana en pilas de sulfuros de metales base es exotérmica y, por lo tanto, una productora neta de calor, la lixiviación en pilas de cianuro -^Q es casi neutra a nivel energético. Sin embargo, la lixiviación en pilas de cianuro requiere calentamiento (hasta por sobre 50°C) para la extracción apropiada de metales PGM. La energía puede provenir de cualquier fuente, pero esta es preferentemente una fuente de energía renovable, como energía 15 que proviene de recursos naturales como la luz solar, el viento, la lluvia, las mareas y el calor geotérmico. La fuente de energía preferida es la energía solar que, si se requiere, puede complementarse con intercambio de calor adicional entre las pilas (calor de la biolixiviación en 20 pilas que se utiliza para calentar el licor que alimenta la pila de cianuro) . Debido a que la lixiviación en pilas es un proceso lento y de intensidad baja (comparado con la lixiviación de presión y la fundición) , se presta para mecanismos de calentamiento de intensidad baja, como el 25 calentamiento solar, especialmente porque las temperaturas están debajo del punto de ebullición del agua. La lixiviación microbiana en pilas se opera bajo aireación forzada y condiciones acidicas (pH<3), mientras que la lixiviación en pilas de cianuro puede realizarse bajo condiciones básicas (pH>9) mediante aireación natural o forzada. Las pilas pueden operarse mediante mineral de Platreef triturado (<25 mm) o concentrado de flotación de Platreef (<150 µ??) recubierto con roca estéril (<25 mm) .

En una modalidad de la invención, el mineral de Platreef triturado o el concentrado de Platreef se trata en un proceso de extracción de metales base y metales preciosos en solución acuosa, que incluye las siguientes etapas: a) se apila una pila con un apilador automático o un camión de volteo para apilar material clasificado por tamaño del tamaño de una partícula menor a 25 mm en la pila. En el caso de lixiviación de minerales, el mineral mismo se apila o se vuelca, mientras que para la lixiviación de concentrados, se utiliza roca estéril clasificada por tamaño, grava o mineral de grado bajo que se cubre con pulpa de concentrado, por ejemplo, mediante el proceso Geocoat®. Pueden incluirse inóculos microbianos con la cobertura de pulpa, o pueden rociarse en la pila durante una etapa posterior .

En ambos casos, las pilas de concentrado en grava o minerales se cargan en membranas impermeables, como panel de polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) soldado que, a su vez, se apoya en una geomembrana formada de arcilla y rocas de grava clasificadas para asegurar una base impermeable y que está diseñada geotécnicamente para llevar la carga de la pila arriba. La solución preñada que deriva de las pilas se acumula en estanques desde donde se bombea para la reclamación de metales base o actualización y recuperación de metales PGM. b) La pila se inocula mediante un cultivo mixto de termófilos extremos, termófilos y mesófilos.

El cultivo microbiano que se utiliza normalmente consta, pero sin limitarse a ello, de: • Acidithiobacillus ferrooxidans • Ferroplasma cupricumulans • Sulfolobus metallicus • Metallosphaera sedula • Sulfobacillus thermosulfidooxidans • Acidithiobacillus thiooxidans • Leptospirillum ferriphilum • Leptospirillum ferrooxidans . c) Después de la inoculación, se procede a la biolixiviación microbiana en pilas en una reacción exotérmica a temperaturas elevadas de 40°C a 90°C, teniendo en cuenta la lixiviación incipiente durante la etapa de calentamiento de la pila de condiciones ambientales a 45°C, a presión atmosférica asociada a altitudes del nivel del mar hasta 2500 metros sobre el nivel del mar y bajo condiciones ácidas con pH<3, pero preferentemente pH<2.0, y condiciones de aireación forzada para extraer la mayoría del níquel, el cobalto, el cobre, el azufre y algo del hierro. El ciclo de lixiviación puede extenderse hasta 2 años. La naturaleza ácida y oxidante de la lixiviación también solubiliza arseniuros, compuestos de telurio, seleniuros y bismutos, lo que hace que los metales preciosos sean más sensibles a lixiviación con cianuro posterior. Estos elementos (As, Te, Se, Bi) pueden precipitarse nuevamente en la pila, pero separarse de los minerales de metales preciosos de los cuales formaban parte originalmente. La mayoría del azufre y el hierro sulfúrico en la pila se precipitan nuevamente como sulfatos hidróxidos ferrosos (por ejemplo, jarositas), y el resto se convierte en soluciones de sulfato ferroso y férrico, ácido sulfúrico y sulfatos de metales base. d) Después de la extracción suficiente de los metales base y el sulfuro, la pila se enjuaga con agua y se trata con cal para aumentar el pH a más de 9, preferentemente a 10,5. e) La pila se irriga con solución caliente que contiene cianuro a una temperatura mayor que 40°C pero menor que 90°C, preferentemente 50°C a 60°C, y la lixiviación con cianuro a temperatura elevada y presión atmosférica, y se procede a extraer los metales preciosos, incluidos los elementos PGE, el Au y la Ag. Para la lixiviación en pilas de cianuro, puede utilizarse aireación forzada (con ventilador o soplador) o natural para proporcionar el oxigeno requerido 5 para la lixiviación. La solución de cianuro posee una concentración de cianuro de 0,15 g por litro (g/1) a 15 g/1, preferiblemente 0,5 g/1 a 2,0 g/1. El ciclo de lixiviación de i la pila puede ser de hasta 2 años. La adición de peróxido de hidrógeno (0,1 M) o un oxidante similar puede ayudar en la IQ disolución de los elementos PGM. f) El calentamiento del cianuro que contiene solución de lixiviación a temperaturas superiores a la temperatura ambiente puede proporcionarse mediante paneles solares o a través de intercambio de calor con agua caliente 5 que se calienta mediante los licores de proceso de una pila de biolixiviación . g) La pila estéril puede recuperarse para el relleno de la mina de roca apilada como estéril. : h) El uso preferido de pilas de lixiviación en 2Q pilas es como una pila de lixiviación reutilizable en donde el mineral (o roca estéril y concentrado) se carga o apila, se lixivia y se recupera para la extracción en otro lado.

Para la recuperación adecuada de metales preciosos eh la lixiviación en pilas de cianuro, es importante que haya - e extracción de metales base en la biolixiviación en pilas, de lo contrario, los metales base consumen el cianuro. Preferiblemente, se elimina más del 70 % (por masa) de los métales base. Esto se logra mediante periodos de lixiviación suficientemente largos, junto con el mantenimiento del pH correcto (pH<2,0). i También es importante que el azufre elemental se elimine de la pila de biolixiviación, de lo contrario, el I azufre consumirá el cianuro y formará tiocianatos no deseados en la lixiviación en pilas de cianuro. La eliminación del mediante la inoculación de la pila durante la con bacteria oxidante de azufre (parte de la población microbiana descrita anteriormente) .

' Los siguientes intervalos de operación, como se describen en la Tabla 1, corresponden a la biolixiviación en pilas y a la lixiviación en pilas de cianuro: Tabla 1: Gamas de funcionamiento para la operación de lixiviación en pilas de temperatura elevada de dos etapas.

Existen métodos estándar para la recuperación y separación de metales base de solución ácida de sulfato, como la extracción de solvente y electroobtención de metales base o producción como sulfatos cristalinos. Asimismo, existen métodos estándar para la recuperación de elementos PGE y otros metales preciosos de soluciones de cianuro en carbón activado, zinc en polvo, resinas de intercambio iónico, resinas de tecnología de reconocimiento molecular (MRT™) y en licores de extracción con solvente. Todas estas técnicas concentran los elementos PGE de las soluciones diluidas de lixiviación en pilas en un medio para la elución de medios absorbidos. Los elementos PGE eluidos se unen con cemento o se precipitan en Zn, que posteriormente se funde para evaporar el Zn y para producir un concentrado de elemento PGE metálico de grado alto que puede procesarse en una refinería convencional de metales preciosos de elementos PGE.

En la Figura 1 se ilustra una modalidad preferida de la invención: una pila de biolixiviación microbiana en pilas se indica con el número 10, una pila de lixiviación en pilas de cianuro se indica con el número 12, un sistema de calentamiento solar se indica con el número 14, un proceso de recuperación y actualización de metales PGM se indica con el número 16, y un proceso de recuperación y separación de sulfuros BMS se indica con el número 18. En esta modalidad de la invención, una vez que la pila alcanza una temperatura estable de 60-70 °C, el flujo de lixiviados 20 de la pila de biolixiviación de calor exotérmica 10 que se encuentra a una temperatura de alrededor de 65°C se pasa a través de un intercambiador de calor 22 y después al proceso de recuperación y separación de sulfuros BMS 18. Una solución estéril de sulfuros BMS 24 del proceso de BMS 18 y que se encuentra a una temperatura de aproximadamente 50°C se recicla a la pila de biolixiviación de calor 10. Un lixiviado 26 de la pila de lixiviación con cianuro 12 se pasa a través del proceso de recuperación y actualización de metales PGM 16, y una solución estéril de metales PGM 28 que se encuentra a una temperatura de 40°C se pasa a través del intercambiador de calor 22 donde se calienta a una temperatura de aproximadamente 45°C y se pasa por un flujo 30 al sistema de calentamiento de panel solar 14, que calienta la solución a una temperatura de aproximadamente 55°C y que se proporciona por un flujo 32 a la pila de lixiviación con cianuro 12. Este proceso proporciona un sistema eficiente de energía para calentar la solución de cianuro que se proporciona a la pila de lixiviación de calor de cianuro 12. En una opción específica, la solución estéril de metales PGM 28 puede pasar directamente al calentamiento solar, sin calentamiento previo en el intercambiador de calor 22. Deben utilizarse paneles solares suficientes para llevar la temperatura de la solución de cianuro a 55°C aproximadamente.

El ajuste de pH y la eliminación y el control de la relación de iones férrico ferroso en la solución estéril de sulfuros BMS se realiza en la sección de separación y recuperación de sulfuros BMS 18.

El ajuste de pH mediante la adición de cal (o álcali alternativo) y la adición de cianuro (por ejemplo, cianuro de potasio o sodio) . a la concentración adecuada (consulte la Tabla 1) se realiza en el proceso de recuperación de metales PGM 16.

Esta invención se relaciona con la lixiviación en pilas de etapa secuencial de metales preciosos y básicos de un mineral o concentrado de Platreef en una solución acuosa, y no el procesamiento subsiguiente, que está bien cubierto en la documentación publicada. La cobertura plástica transparente puede utilizarse para retener mejor Q la humedad dentro de la pila, mediante la cobertura de la superficie de pila.

La lixiviación de mineral triturado o de concentrado de flotación refleja las realizaciones alternativas de esta invención. 5 El proceso de la presente invención proporciona no solo un método de extracción alternativa de costo bajo (operación y capital) que puede utilizarse para lixiviar metales preciosos, particularmente elementos PGE y oro al igual que metales base, especialmente níquel, cobre y 0 cobalto de pilas de mineral de Platreef triturado tal y como se extrae de la mina o concentrados de flotación basados en Platreef, sino que también utiliza mucho menos agua (alrededor del 8 %) que procesos convencionales y también utiliza energía baja porque la energía se c proporciona del sol o de la parte de biolixiviación exotérmica del proceso.

Ahora la invención se describirá más detalladamente con referencia a los siguientes ejemplos no limitantes.

Ejemplo 1 - Caracterización y preparación de concentrado Para el trabajo de prueba, se adquirió un concentrado de flotación de clasificación baja de una operación de mina de Platreef en el área de Mokopane, Sudáfrica. El concentrado se recibió en 10 tambores que contienen cada uno aproximadamente 18 kg del concentrado. El material estaba húmedo y se secó con el aire por unos días y se mezcló completamente para homogeneizarlo . Luego se utilizó un separador tipo rifle de 2 vías para dividir el mineral en muestras de 20 kg y luego en muestras de 10 kg . Después, se dividieron las muestras de 10 kg mediante un partidor rotativo Dickie and Stockler (Pty) de 10 vías en muestras de 1 kg . Las muestras se empaquetaron en muestras de 4 kg en bolsas de polietileno. Las muestras para las pruebas de lixiviación, el análisis de tamaño y los ensayos sólidos de metales PGM y metales BM se obtuvieron de las muestras de 4 kg mediante un puntal divisorio de muestras Fritsch Rotary de 10 vías y un mdcrorifle rotativo de 8 vías Quantachrome Instruments. Se cambió el tamaño del concentrado de mineral mediante cribado en húmedo y muestra la siguiente distribución de tamaños : Tabla 2: Resultados de análisis de tamaño Tamaños de criba (um) % de paso 75 97 % 45 97 % 38 83 % Un análisis de liberación de minerales y ensayo al fuego revelaron la siguiente composición de minerales y ensayo de grado respectivamente: Tabla 3: Ensayo de grado de metales preciosos Total (6E) Pt Pd Au Rh Ru Ir g/t g/t g/t g/t g/t g/t g/t *56 21 27 3,7 1,8 1,5 0, 5 Tabla 4: Elementos de ganga y metales base principales Cu Ni Fe Co Mg Al Ca Si Cr Total S % % % % % % % % % % 2,3 3,4 16,4 0,11 10, 4 1,43 4,01 17, 3 0, 15 8 Tabla 5: Minerales de metales PGM principales agrupados según abundancia relativa Grupo de minerales Area de % Aleaciones 20, 8 Sulfuros 28, 6 Arsénidos 23, 8 Sulfoarseniuros 7,8 Compuestos de 19,1 telurio Entre los minerales de metales PGM de arriba, la sperrylita (PtAs2) y la cooperita (PtS) estuvieron presentes en las partes más grandes por amplio margen de 19,6 % y 16,1 %, respectivamente. El análisis de MLA también reveló que los metales PGM se liberaron en un 61 %.

Tabla 6: Minerales de ganga y metales base principales Grupo de Abundancia de % de Wt minerales/minerales Calcopirita 4, 93 Pentlandita 7, 70 Pirita 1, 93 Grupo de Abundancia de % de Wt minerales/minerales Pirrotina 5,27 Silicatos 66,5 Otros 13,67 Ejemplo 2 - Biolixiviación en pilas en concentrado : Experimento 1 Objetivo El objetivo de este experimento fue determinar la efectividad de la uso de un proceso de biolixiviación termófila para extraer cobre y níquel de un mineral de Platreef antes de una lixiviación con cianuro para metales preciosos. En esta primera prueba, se utilizó un concentrado de flotación de gradó bajo como un proxy, para obtener resultados en un período más corto que lo que se obtendría con la lixiviación de minerales completa. Esto permitiría que los experimentos repetidos determinen las mejores condiciones de operación antes de comenzar el trabajo de prueba en el mineral completo que procedería por un período significativamente más largo.

Métodos Se hicieron pulpa cuatro muestras de concentrado de flotación que pesan 650 g cada una con agua desionizada en una relación de sólido a líquido de 5:3. Con la pulpa se cubrieron guijarros del granito, se empaquetaron en columnas de plástico y se dejaron que se secaran con el aire durante la noche. Se bombeó en las columnas desde arriba una solución que contiene 30 g/1 H2SO4 a una tasa de 1 1/dia (traducido de una tasa de flujo industrial de 5 l/m2/h) , durante 5 días para disolver la mayor cantidad posible de minerales de metales BM solubles en ácido, y el efluente se recopiló del fondo. Después de eso se reemplazó con la solución de lixiviación principal que contiene 2 g/1 Fe (1 g Fe3+ sulfato férrico y 1 g Fe2+ como sulfato ferroso) y 10 g/1 H2S04, que se bombeó en la columna a la misma tasa y de la misma manera. Un cultivo mixto de microorganismos termófilos en que la Metallosphaera sedula fue la especie dominante (99 %), se inoculó en las 4 columnas que se operaron a temperaturas de 65, 70, 75 y 80 °C. Se utilizó qPCR cuantitativo en tiempo real para identificar y cuantificar Metallosphaera sedula en el cultivo. Las columnas se airearon a una tasa de 130 mL/min. Se recopilaron del efluente muestras de solución a varios intervalos para el análisis de AAS (Atomic Absorptxon Spectroscopy, espectroscopia de absorción atómica) de Cu, Ni y Fe. También se midieron y se registraron el pH y la .oxidorreducción (frente a Ag/AgCl) cada vez que se tomó una muestra mediante un medidor de pH estándar y un medidor de oxidorreducción, respectivamente. Además, las muestras también se recopilaron para la inspección microscópica para determinar el bienestar de los microorganismos. Las temperaturas también se monitorearon y registraron cuando se tomaron las muestras. Después de 88 días de lixiviación, las extracciones logradas se calcularon con las cantidades presentes en la solución y con ensayo al fuego del material de concentrado residual.

Al completarse el experimento, se vaciaron las columnas, el concentrado se lavó del granito con agua y se recuperó mediante filtrado y filtración a presión. El concentrado se lavó, además, con agua cáustica para eliminar el ácido residual, y se secó. De las muestras secas, se obtuvieron submuestras para ensayos al fuego, análisis de MLA y XRD, mientras que la mayoría de las muestras se utilizó en experimentos posteriores de lixiviación con cianuro para extraer los metales preciosos.

Resultados y análisis Entre las cuatro columnas (Tabla 7), la columna de 65°C fue, en general, la que obtuvo mejores resultados, contrario a la expectativa de que las temperaturas altas producirían mejores resultados. La coextracción más baja del Pt y el Pd támbién se experimentó en esta columna. Sin embargo, en todas las columnas el Rh y el Ru se coextrajeron por encima del 50 %. Esto puede compararse con la lixiviación que se experimenta actualmente en una refinería de metales base entre los productores de platino en Sudáfrica (Dorfling et. al. 2010).

Existen varias tecnologías de intercambio de iones para recuperar estos metales de la solución. Se observó que después de 43 a 46 días, se produjo la precipitación de hierro en todas las columnas siguiendo la tendencia en la Figura 2. Se considera que, a este punto, la lixiviación de los sulfuros de hierro se completó en su mayor parte, y el origen del hierro en el precipitado fue mayormente de la solución de alimentación. Un análisis de MLA en una muestra de residuo de concentrado confirmó que los sulfuros de metales BM no se habían lixiviado y casi no había ningún azufre elemental presente. Los análisis de XRD y .MLA también confirmaron que una cantidad considerable del residuo del concentrado (35 %) fue una jarosita de hierro. El análisis de MLA también indicó que la biolixiviación había aumentado la liberación de minerales de metales PGM de 61 % a 81 %, pero no hubo cambios en la mineralogía de metales PGM.

Como se espera en una lixiviación ácida, la disolución dé elementos de ganga fue alta en todas las columnas, pero el Mg y el Al son de particular interés. A niveles de 10-12 000 mg/1, estos cationes pueden inhibir la oxidación ferrosa (Ojumu 2008) . Las concentraciones promedio del Mg y el Al en este experimento fueron de 243,6 mg/1 y 38,9 mg/1, respectivamente. Sin embargo, esta fue una operación de proceso directo sin reciclado de solución de lixiviación; una Operación de pila de escala completa con reciclado puede necesitar incorporar un método para prevenir la creación de estos cationes después de varios ciclos.

Tabla 7: Extracciones de metales base acumuladas por más de 88 días Columnas Temperatura Cu Ni Co Fe °C % % % % 1 65 91,08 98,53 83,54 38,39 2 70 65, 45 96, 94 86, 06 30,41 3 75 85,41 97, 95 82, 71 31,22 4 80 56, 76 93, 00 76, 83 46, 47 Ejemplo 3 - Lixiviación en pilas de cianuro de concentrado biolixiviado en pilas Objetivo Determinar la efectividad de una solución de cianuro en la lixiviación de metales PGM del material residual de un proceso de biolixiviación termófila, siguiendo la extracción elevada de los metales BM.

Métodos Se lixiviaron dos muestras de residuo de concentrado, una es una combinación de residuo de las columnas 1 y 3 del experimento de biolixiviación (Columna A), y la otra de la columna 4 del experimento de biolixiviación (Columna B) con 0,1 M de solución de cianuro en columnas de relleno. La muestra combinada en la Columna A pesó 500 g, mientras que la de la Columna B, que solo tenía concentrado de la columna 4 del experimento de blolixiviación, pesó 290 g. Como resultado, esta columna solo tuvo dos tercios completos. El resto del concentrado se utilizó para realizar los ensayos al fuego, los análisis de XRD y MLA a los que se hace referencia en el Ejemplo 2. Los grados de ensayos de las muestras fueron como se indica a continuación: Tabla 8: Ley de cabeza de metales PGM de muestras de concentrado Columnas Pt Pd Au Rh Ru g/t g/t g/t g/t g/t A 15,5 21,5 1, 68 1,05 0, 23 B 18 25,3 1,86 1,7 0, 74 Tabla 9: Ley de cabeza de elementos de ganga y metales base _ Total Columnas Cu Ni Co Bs Al Ca Si Cr S % % % % % % % % % % A 0,26 0,08 <0,05 15,8 6,32 0,79 1,72 19,0 0,10 4,76 B 0,89 0,32 <0,05 14,0 6,58 1,14 1,52 20,3 0,12 4,86 Las muestras se hicieron pulpa, con la que se cubrió los guijarros del granito y se rellenó en columnas como antes. Se lixiviaron a una velocidad de flujo de 1 1/día. Las columnas se operaron a una temperatura de 50°C y se airearon a una velocidad de 150 mL/min. La solución de cianuro se recicló durante un periodo de 7 días después del cual se intercambió con solución nueva. Las muestras se retiraron en varios intervalos para análisis de ICP (Inductively Coupled Plasma spectroscopy, espectroscopia de plasma acoplado inductivamente) de metales preciosos, metales B y elementos de ganga. Después de 45 días de lixiviación, las extracciones logradas se determinaron con los metales en la solución.

Resultados y análisis En la Figura 3 se muestra que, aunque existe un retraso serio detrás de los niveles completos y casi completos de extracción de Pd y Au (Tabla 10) , las curvas de extracción de Pt continuaron aumentando. Esto sugiere que, quizás, durante un periodo más largo, se podría lograr una mayor extracción. Se observó que en la primera instancia tomó 7 días de reciclado de la solución para alcanzar la extracción máxima de Pt, pero después de esto solo tomó 4 días de reciclado de la solución. En la segunda semana, pareció que la precipitación inversa de Pt se produjo después de 4 días y, en semanas posteriores, el nivel de extracción se mantuvo constante después de 4 días. Este también puede ser un caso de agotamiento de cianuro en esta etapa (después de 4 días ) .

Tabla 10: Extracciones de metales preciosos después días Columnas Pt Pd Au % % % A 34, 25 96, 53 63, 42 B 32,21 92, 52 97, 32 El mayor problema que se encontró fue la presencia considerable de azufre, que formó un complejo para dar paso a un complejo tiocianato (SCN~) , en niveles de hasta 5000 ppm. El tiocianato fue identificado por la cromatografía HPLC (¡High Pressure Liquid Chromatography, cromatografía líquida de alta presión) y representa una cantidad considerable del cianuro consumido. Según los resultados del análisis de MLA en el Ejemplo 2, se concluyó que el origen del azufre provino de la jarosita o los sulfatos ya que la mayoría de los sjulfuros se habían lixiviado y había muy poco o nada de azufre elemental.

Tabla 11: Extracción de los metales BM principales Columnas Cu Ni Fe Co ¾ A 18, 32 32,27 0, 00 0,77 B 16, 94 16, 05 0, 00 0, 00 Aunque las extracciones porcentuales parecen bajas, especialmente considerando la cantidad de cobre y níquel que se extrajo en la biolixiviación; los niveles de concentración superaron las 100 ppm en los primeros 14 días. Marsden and House (2006) informa que esta cantidad de cobre qeneralmente ejerce una influencia negativa en la recuperación del oro a través de la absorción al carbono, y, de manera similar, puede influir en la recuperación de metales PGM. Por otro lado, el níquel muestra menos capacidad para absorber al carbono que el cobre, de manera que esta cantidad para níquel puede no causar problemas durante la etapa de recuperación de metales preciosos (Marsden and House) . Parece que la aireación de las columnas ha ayudado a la disolución del cobre y el níquel, pero esto fue solo durante los primeros 14 días; después de que los niveles cayeron al intervalo de 20-50 ppm, no tiene impacto negativo. Se sugiere que, tal vez, los niveles altos iniciales podrían haberse atribuido a más minerales solubles, como óxidos, dejando después los sulfuros menos solubles (Habashi 1999) . Posiblemente, esto puede corregirse con un lavado de ácido más prolongado antes de comenzar el proceso de biolixiviación. Sin embargo, es favorable que la extracción de hierro permaneció baja y, como antes, esto se atribuye a la formación de jarosita mediante el proceso de biolixiviación.

Tabla 12: Extracción de los elementos de ganga principales Columnas Mg Al Si Ca Cr o. o. o. o. o. 0 0 0 0 ? A 0, 01 0, 10 0, 00 0, 05 0,78 B 0, 00 0, 15 0,01 0, 05 1, 38 Como se anticipó de la documentación (Drew 1972), la disolución de elementos de ganga fue relativamente poco importante, y no impactó la lixiviación de metales preciosos. Las extracciones bajas de Pt se atribuyeron a su aparición como sperrylita. El trabajo de prueba separado determinará su impacto en la recuperación de los metales preciosos.

Ejemplo 4 - Biolixiviación con cianuro en un reactor de mezcla Objetivo (Prueba 1) Como el Pt es el elemento de prioridad para la extracción en este cuerpo de minerales, se necesitó prueba adicional para determinar que puede extraerse a través de la lixiviación con cianuro durante un periodo largo.

Métodos Una submuestra de 100 g de residuo de la Columna B se lixivió en 0,5 M de solución de cianuro de sodio en un matraz Erlenmeyer a un pH de 11 durante 21 días. La temperatura se mantuvo constante a 75 °C mediante un baño de agua. Se utilizaron condiciones un poco más agresivas que en la prueba anterior de lixiviación con cianuro para obtener resultados en un periodo más corto y es de esperar que se obtenga la extracción máxima sin recurrir a lixiviación de temperatura y presión alta.

Resultados y análisis Del 68 % de Pt restante en el concentrado, la nueva prueba solo logró una extracción adicional del 17 %. En proporción y en forma acumulativa, ' esto contaría como menos de un 1 % adicional en el 32 % extraído en la lixiviación en pilas. Un análisis de MLA en una muestra del material residual de la lixiviación en pilas de cianuro indicó que el 78 % del Pt restante fue sperrylita (PtAs2) . También mostró que, en esta etapa, los metales PGM se liberaron en un 91 %. Si se recuerda la Figura 3, está claro que los minerales de Pt más solubles se lixiviaron en forma temprana, dejando la sperrylita que probó ser refractaria a la lixiviación con cianuro bajo condiciones moderadas de temperatura.

Objetivo (Prueba 2) Entender mejor el impacto de los metales B en una lixiviación con cianuro de metales preciosos en este mineral, en comparación con la documentación sobre el mismo tema. Existe consenso popular sobre la necesidad de extraer minerales de metales BM antes de la lixiviación con cianuro; la prueba cuantificará el valor de esta etapa de lixiviación previa al cianuro en el mineral de Platreef..

Métodos Se lixiviaron tres muestras de concentrado en solución de cianuro durante cuatro días de la misma forma que la prueba realizada en la Prueba 1, La concentración de cianuro de sodio que se utilizó en este caso fue de 0,1 M y las tres muestras se diferenciaron de la siguiente manera: Muestra 1: Una muestra de concentrado sin tratar Muestra 2: Una muestra del proceso de biolixiviación en el Ejemplo 2 Muestra 3: Una muestra tratada previamente con una mezcla ácida de 40 g/1 H2S04 y 30 g/1 HN03 en la que se lixivió una cantidad considerable del Cu y el Ni.

A continuación, se presentan las extracciones porcentuales obtenidas de la prueba de lixiviación: ! Tabla 13: Extracciones porcentuales Pt Pd Au Rh Ru % % % % % Muestra 10,30 35, 06 9.4, 98 26,41 39, 61 1 Muestra 20, 35 36, 88 100 44, 62 54, 39 2 Muestra 51, 10 94, 17 100 35,24 18, 07 3 La presencia de los metales BM no afecta a los niveles de extracción de oro. Sin embargo, la eliminación de estos elementos ha tenido una influencia positiva en los metales PGM, específicamente en el Pt y el Rh. A primera vista, puede parecer que el tratamiento previo utilizado en la muestra 3 es el método superior al proceso de biolixiviación que da como resultado extracciones más elevadas de Pt y Pd; pero, en realidad, las concentraciones dé los elementos en la solución fueron idénticas (el Pt a 700 ppm y el Pd a 1500 ppm) . Las concentraciones de Pt y Pd en la muestra 2 fueron el doble de altas que las de la muestra 3 (debido a la lixiviación agresiva previa) , por lo tanto, se informaron extracciones porcentuales más bajas. También cabe destacarse que el tipo de tratamiento previo ha producido un impacto alto en la extracción de Pd. La lixiviación ácida oxidativa parece haber tenido mejor resultado que el biotratamiento en esta instancia. Sin embargo, en la lixiviación en pilas (Tabla 10), las extracciones de Pd fueron idénticas a la Muestra 3. Es probable que la actualización de la solución de cianuro superara una restricción de equilibrio que se experimentó en la Muestra 2.

Conclusión Este primer conjunto de experimentos ha demostrado que un proceso de lixiviación en pilas de dos etapas, que consiste en una primera etapa de biolixiviación con termófilos a 65 °C para extraer los metales BM, seguida de una lixiviación en pilas de cianuro para extraer metales preciosos, es un método potencial para acompañar la ruta del proceso estándar para la extracción de metales PGM de un mineral de Platreef. Esto es siempre y cuando se superen dos obstáculos; el primero es la formación de cantidades grandes de jarosita durante la etapa de biolixiviación, que es indirectamente el origen del azufre que consume el cianuro mediante la formación de tiocianato. El segundo es la introducción de una etapa de tratamiento previo hidrometalúrgico antes de la lixiviación con cianuro para convertir la sperrylita en un compuesto soluble en cianuro.

Ejemplo 5 - Biolixiviación en pilas en concentrado: Experimento 2 Según los resultados del experimento 1, este experimento se llevó a cabo con el objetivo de lograr niveles similares de extracción de metales BM pero con menos formación de jarosita mediante la manipulación de la composición de la alimentación; específicamente la cantidad de hierro y el pH (mediante el ajuste de la cantidad de ácido en la alimentación) .

Métodos El proceso, las condiciones del proceso, el cultivo de microorganismos y los procesos de muestreo que se utilizaron fueron idénticos a los detallados en el Ejemplo 3, con la excepción de que se utilizó una temperatura de 65°C en todas las columnas y la composición de la alimentación en todas las columnas varió de la siguiente manera: Columna 1: Fue una repetición de la columna 1 del experimento 1, la solución de alimentación se compuso de 2 g/1 Fe (1 g ferroso y 1 g férrico) y 10 g/L H2SO4. Después de 43 a 46 días, el experimento se detendría para ver, mediante análisis de XRD, si se formó jarosita. También es importante destacar que, en el experimento previo, la mayoría del Cu, el Ni y el Co se había lixiviado en este punto. A continuación, la muestra se lixiviaría con cianuro en un reactor de mezcla para observar los niveles de azufre y los niveles de extracción de metales preciosos. Los resultados se compararían con el primer conjunto de pruebas en tanques de mezclas realizadas en el residuo de la columna de biolixiviación que se ejecutó bajo condiciones similares. En este caso, la hipótesis es que si se extraen todos los óxidos y el cobre importante, es posible que los sulfuros restantes no interfieran significativamente en la lixiviación con cianuro .

Columnas 2 y 3: Se ejecutaron con 0,5 g/1 ferroso, no férrico; la columna 2 con 10 g/1 H2SO4 y la columna 3 con 20 g/1 H2S04. Estas pruebas disminuyen la cantidad de hierro justo al comienzo en caso de que la formación de jarosita empiece más temprano en el experimento. La acidez más alta en la columna 3 es una contingencia frente a la precipitación de hierro .

Columna 4: Se ejecutó con la solución de alimentación estándar de 2 g/l Fe (1 g ferroso y 1 g férrico) y 10 g/L H2S04 durante un periodo de 43 a 46 días, después del cual la solución se cambió a 0,5 g/l ferroso, no férrico, y 20 g/l H2S04. Esto fue para determinar, si los metales base restantes (Cu y Co) pueden extraerse completamente sin formar jarosita después de 40 días.

Resultados y análisis Se utilizó el análisis de plasma ICP de muestras de lixiviado y ensayos al fuego del material de concentrado residual para calcular las extracciones porcentuales como se indican a continuación: Tabla 14: Porcentajes de extracciones obtenidos Columnas Duración Cu Ni Co Fe dias % % % % 1 (experimento 1) 88 91, 08 98, 53 83, 54 38, 39 1 40 79, 98 92,84 93, 67 46, 00 2 89 90, 06 98, 57 97, 46 70, 99 3 89 93, 13 99, 07 98, 56 90, 90 4 89 93, 71 98, 85 98, 67 86, 28 Según el plan, en la Tabla 14 se muestra que las extracciones en las columnas 2 a 4 coinciden con las obtenidas en el experimento 1. Sin embargo, el objetivo pjrincipal fue la reducción de los compuestos de azufre y jjarosita. Un análisis de XRD y la combustión LECO mostraron l¡os siguientes resultados: Tabla 15: Resultados de XRD Dias de Azufre Azufre Columnas % de duración total elemental de la jarosita % % lixiviación 1 (experimento 1) 88 35,44 4,40 0,0 i 1 40 11, 89 5,57 3,26 2 89 16,23 2, 57 0,4 89 21, 03 4, 05 1,59 4 89 18,08 ' 3, 07 0,83 En la Tabla 15 se muestra que, en general, la Columna 2 tiene la menor cantidad de compuestos de azufre. Además, la Columna 1 muestra que la formación de jarosita es inevitable. Los datos muestran que la Columna 1 de este experimento fue una repetición satisfactoria de la Columna 1 del experimento 1. Las extracciones de los metales BM y las tendencias de extracción fueron similares a los 40 días. Por lo tanto, se concluye que si se hubiera permitido pasar los 40 días, la formación de jarosita en la Columna 1, con el tiempo, habría alcanzado los niveles que se lograron en el primer experimento. En la Figura 4 se muestran las curvas de extracción de Fe calculadas y obtenidas a través de datos del análisis de las muestras de lixiviado efluente de las columnas. Estas cantidades se calcularon según el Fe en la solución menos las cantidades iniciales en la alimentación. Aunque las curvas en las columnas 2 a 4 muestran la lixiviación casi completa del Fe, el análisis de XRD y los ensayos al fuego confirman la presencia de Fe en el material residual (principalmente en forma de jarosita), lo que indica que la formación de jarosita es inevitable.

Conclusión La formación de jarosita en este proceso de biolixiviación en pilas no puede evitarse totalmente pero puede reducirse al mínimo si se utiliza menos hierro en la alimentación. Tal vez, en una operación a escala completa, no se requeriría Fe en la alimentación puesto que a gran escala el Fe lixiviado de los sulfuros sería suficiente combustible para el proceso.

Ejemplo 6 - Lixiviación química acelerada de mineral Objetivo El propósito de este programa experimental fue demostrar la viabilidad de utilizar un proceso de lixiviación de dos etapas para extraer metales BM y metales preciosos del mineral de Platreef en forma de partículas gruesas. De igual importancia¦ fue lograrlo en un período más corto de lo que s:ería posible con un proceso de biolixiviación como la lixiviación de la primera etapa.

Se decidió que esto se lograría mediante una lixiviación química a temperatura elevada como la lixiviación d'e la primera etapa para extraer metales BM, seguida de la cianuración para extraer los metales preciosos. La lixiviación se realizaría en una columna de relleno.

Mineral : Recepción y preparación Se recibió el mineral triturado en 8 bolsas de 20 kg cada una. Se preparó de una muestra de sondaje triturada con un rodillo HPGR (High Pressure Grinding Roll, rodillo de mólienda de alta presión) a una presión de 2,5 N/mm2. El mineral se mezcló completamente y se dividió en muestras 4 kg mediante un separador tipo rifle de dos vías. Un ensayo al f¡uego del mineral reveló que tenía las siguientes leyes de cabeza : Tabla 16: Ensayo de grado dé metales preciosos Total (6E) Pt Pd Au Rh Ru Ir g/t g/t g/t g/t g/t g/t g/t 4, 93 1, 94 2,24 0,22 0,20 0,16 0,11 Tabla 17: Elementos de ganga y metales base principales Cu Ni Fe Co Mg Al Ca Si Cr Total S % % % g/t % % % % % % 0,16 0,30 8,70 131, 6 14, 2 2,5 4,39 22, 3 0, 32 0, 94 Lixiviación de metales base Métodos Se cribaron dos muestras de 4 kg cada una de mineral girueso triturado con un rodillo HPGR a una presión de 2,5 N/mm2, para cambiar el tamaño de la fracción -12, 5mm+106pm, aglomerado en ácido y rellenado en columnas. Se lixivió una columna (Al) con 40 g/L H2S04 y 30 g/L HN03 mientras que la otra (A2) se lixivió con 40 g/L HN03y 15 g/L H2SO4. Las columnas se operaron a una temperatura de 85 °C. La solución se bombeó en las columnas a una velocidad de 2 1/dia y se recicló durante 7 días, en cuyo punto, las muestras obtenidas en varios intervalos durante ese périodo se analizaron mediante espectroscopia AAS para determinar la presencia de Cu, Ni y Fe.

Después de 7 días de lixiviación, las extracciones que se obtuvieron fueron muy deficientes, menos del 1 % de Cu en cada columna, aunque A2 produjo una · extracción de Ni significativamente mejor. Como resultado, la combinación de sblución en la columna Á2 aumentó al doble a 80 g/L HN03y 30 g/L H2SO4, y se utilizó en ambas columnas. Además, debe destacarse qije se produjo algo de precipitación inversa de Ni y Cu después de 4 días (Figuras 5 y 6) , por lo tanto, la solución se recicló durante 3 días y luego se reemplazó con solución nueva.

Al completarse el experimento, se vaciaron las columnas, se lavó completamente el mineral con agua para 5 eliminar ácido residual y se obtuvieron submuestras de mineral de cada columna para ensayos al fuego para determinar las extracciones logradas de Cu y Ni. La cantidad del mineral restante se lixiviaría con cianuro para extraer metales preciosos . ]_Q Resultados y análisis Después de 46 días de lixiviación, los resultados Obtenidos se informan en la Tabla 18. Debe destacarse que los resultados informados en esta tabla se calcularon de ensayos al fuego en submuestras de mineral, antes y después de la 5 lixiviación; mientras que las curvas de lixiviado en las Figuras 5 y 6 son del análisis de espectroscopia AAS en muestras de solución de lixiviación; de ahí la pequeña diferencia en las extracciones finales que se informa en la Tabla 18 y en las Figuras 5 y 6. 2Q Tabla 18: Porcentajes de extracciones después de 45 días Columnas Cu Ni % % Al 83, 71 84, 69 A2 81,37 81,83 25 La combinación de HNO3 y H2S04 ha demostrado ser u|n método efectivo de lixiviación de Cu y Ni de este mineral. Esta combinación es especialmente, efectiva cuando la relación de HN03 a H2S04 se encuentra cerca de 2,3:1 mediante la concentración de wt . Este éxito también puede atribuirse a otros factores aparte de la naturaleza agresiva de los reactivos, como la temperatura alta y las diversas microgrietas producidas por el triturado con un rodillo HPGR. Esto posiblemente genera un mejor contacto entre lixiviante y los minerales, teniendo en cuenta que la mayoría de las operaciones de lixiviación en pilas industriales y de laboratorios en mineral triturado alcanzan solamente hasta 60 % de extracción (Gupta and Mukherjee 1990) . Además de acelerar el proceso, de desconoce si la temperatura contribuyó a la lixiviación de calcopirita por medio de la prevención de pasivación, ya que se conoce que esta combinación de ácidos lixivia minerales de sulfuro de cobre y níquel, incluso a temperaturas ambientales.

Ejemplo 7 - Lixiviación con cianuro de mineral residual Métodos Para la lixiviación con cianuro en columnas, las muestras de mineral de la lixiviación acelerada de los metales BM se aglomeraron mediante cemento pórtland común ai una relación de 5g/kg de mineral y agua a 8 wt %.. Las muestras aglomeradas se rellenaron en dos columnas (Al y A2 correspondientes a la lixiviación de metales base) y se dejaron secar durante la noche. Las columnas se operaron a 60 °C, a una velocidad de aireación de 150 mL/min y la 5 velocidad de alimentación de solución de 1 1/dia. La solución de cianuro de sodio se recicló durante 7 días antes de reemplazarse con una solución nueva y las muestras se retiran en intervalos de 3 a 4 días para el análisis de plasma ICP de metales preciosos, metales base ]_0 y elementos de ganga.

Después de 77 días de lixiviación, se obtuvieron extracciones deficientes de platino, entonces la concentración de cianuro se aumentó en ambas columnas de 0,1 M a 0,3 M. Además, el peróxido de hidrógeno en una ^5 concentración de 0,1 se agregó a la solución con la que se rellena la columna A2. La ley de cabeza del mineral lixiviado fue como se indica a continuación: Tabla 19: Ensayo de grado de metales preciosos Columnas Pt Pd Au Rh Ru Ir g/t g/t g/t g/t g/t g/t Al 1, 54 1, 60 0,21 0, 12 <0, 1 0, 51 A2 1,53 1, 53 0, 17 0, 15 <0, 1 0,48 25 Tabla 20: Elementos de ganga y metales base principales Columnas Cu Ni Fe Co M? Al Ca Si Cr Total S g/t g/t % g/t % % % % % % Al 349 598 6,13 <10 10,7 1,18 4,31 24,3 0,29 1,16 A2 392 697 6,41 <10 11,4 1,25 4,27 23,7 0,30 1,03 Después de 155 días de lixiviación, se obtuvieron los siguientes resultados: Resultados y análisis Se obtuvieron las curvas de lixiviación de platino (Figura 7) y se calcularon los porcentajes de metales lixiviados (Tabla 21) mediante los resultados del análisis de plasma ICP de muestras de las soluciones de lixiviado efluente de las columnas.

Tabla 21: Metales preciosos lixiviados en 155 días Columnas Pt Pd Au Rh Ru O o o o o o o Al 19,09 46, 74 86, 37 28,01 34, 41 A2 15,21 34, 40 88,09 20,01 32, 68 Una tendencia familiar se hace evidente en cuanto a la lixiviación de platino. Si se comparan las Figuras 3 y 7, es claro que una cierta parte del platino se lixivia temprano y después la velocidad de extracción cae aunque sigue aumentando, poco a poco. Puesto que el Pd y el Au se lixiviaron significativamente mejor, es poco probable que sea un problema de liberación, sino más bien, como se concluye de la lixiviación en muestras de concentrado, un asunto de mineralogía del platino restante. Es evidente que el Pt restante se encuentra en forma de sperrylita. De igual forma, es probable que el Pd se encuentre en forma de un arseniuro dado que no se lixivió como lo hizo en la lixiviación en pilas de cianuro en concentrado (Tabla 10) .

Tabla 22: Metales base lixiviados en 155 días Columnas Cu Ni Fe Co S % % % % % Al 10, 61 4, 50 0, 18 23, 81 100,00 A2 4, 64 1,86 0,11 12,25 100, 00 Tabla 23: Elementos de ganga principales lixiviados en 155 días Columnas Mg Al Si Ca Cr % % % % % Al 0, 00 0, 00 0,01 0,82 0, 00 A2 0,00 0,00 0,00 0,36 0, 00 Los metales BM y los elementos de ganga no mostraron ninguna forma de lixiviación significativa durante la cianuración, especialmente teniendo en cuenta los grados iniciales de los metales BM (Tabla 20) . Además, en ningún momento las concentraciones de metales BM superan la concentración potencialmente problemática de 100 ppm.

Conclusión final Un proceso de lixiviación en pilas de dos etapas, en el que una biolixiviación primero extrae los metales BM, Seguida de una lixiviación con cianuro para extraer metales preciosos, es un método potencial para acompañar el método convencional de procesamiento de metales PGM, para obtener el valor total del mineral de Platreef. Una lixiviación y un lavado de ácido inicial para extraer niveles altos de metales BM han demostrado ser beneficiosos para la lixiviación de Pt y Rh.

Abreviaturas y siglas RAS Espectroscopia de absorción atómica BM Metales base (Cu, Ni, Co) BMR Refinería de metales base HPGR Rodillo de molienda de alta presión HPLC Cromatografía líquida de alta presión ICP Espectroscopia de plasma acoplado inductivamente ICP-MS Espectroscopia de plasma acoplado inductivamente con detector de masas ICP-OES Espectroscopia de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente MLA Análisis de liberación de minerales ; PGM Metales del grupo del platino; incluidos, por asociación, el Au y la Ag PGE Elementos del grupo del platino; incluidos, por asociación, el Au y la Ag , pH logaritmo negativo (base 10) de la concentración de hidrógeno molar UG2 Grupo superior 2 (un filón mineralizado de metales PGM encontrado en el complejo ígneo de Bushveld) XRD Difracción de rayos X ; XRF Fluorescencia de rayos X Referencias Adams, M.D. (editor) . 2005. "Advances in gold ore processing", Developments in mineral processing, Elsevier, Mutis Liber Pty Ltd., Guildford, Australia Occidental.

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Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (22)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un proceso para recuperar tanto metales base dentro de los que se incluyen el Ni, el Co, el Cu y el Fe, como metales preciosos dentro de los que se incluyen metales PGM compuestos por platino, paladio, rodio, rutenio, iridio, osmio; asi como también oro y plata de minerales o concentrados, caracterizado porque incluye las siguientes etapas : i) construir una pila que incluya oro o concentrado de metales base y metales preciosos; ii) lixiviar la pila para extraer los metales base; y posteriormente iii) lixiviar una pila con una solución de cianuro acuosa a presión de temperatura ambiente y a temperatura elevada, por sobre los 40 °C e inferior a 90 °C, para extraer metales preciosos de la pila en un solución de lixiviado.

2. Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de lixiviación (ii) es un proceso de biolixiviación .

3. Un proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el proceso de biolixiviación se lleva a cabo al inocular la pila con inoculaciones microbianas de bacterias termófilas o mesófilas o archaeas, y biolixiviar el mineral o concentrado mediante un proceso exotérmico.

A . Un proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la distribución de metales preciosos es tal, que los metales PGM constituyen más del 75 % del total de metales preciosos, en tanto que el oro y la plata constituyen el restante 25 % de los metales preciosos .

5. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mineral o concentrado se caracteriza por una alta proporción de Pd:Pt, mayor que una proporción de 0,8:1.

6. Un proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque los metales preciosos se encuentran predominantemente mineralizados como telurios, árseniuros y telurios de bismuto.

7. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mineral se tritura hasta obtener un tamaño de las partículas con un 100 % de paso de 25 mm.

8. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el concentrador está revestido en roca o grava con un tamaño de las partículas con un 80 % de paso de 25 mm.

9. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque el proceso de biolixiviación se lleva a cabo bajo condiciones acídicas con un pH<3.

10. Un proceso de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el proceso de biolixiviación se lleva a cabo bajo condiciones acídicas con un pH<2.

11. Un proceso de conformidad con las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el proceso de biolixiviación se lleva a cabo bajo condiciones de aireación forzada .

12. Un proceso de . conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el proceso de biolixiviación se lleva a cabo a temperaturas entre los 40°C y los 90 °C.

13. Un proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el proceso de biolixiviación se lleva a cabo a temperaturas entre los 50°C y los 70 °C.

14. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el proceso de biolixiviación se lleva a cabo mediante un cultivo de biomasa compuesto por bacterias mesófilas o termófilas.

15. Un proceso de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque las principales bacterias mesófilas o termófilas contribuyentes se seleccionan del grupo descrito a continuación: Acidithiobacillus ferrooxidans Ferroplasma cupricumulans Sulfolobus metallicus Metallosphaera sedula Sulfobacillus thermosulfidooxidans Acidithiobacillus thiooxidans Leptospiríllum ferriphilum Leptospirillum ferrooxidans, o bien cualquier combinación de estas.

16. Un proceso .de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, luego de extraer los metales base de la pila en la etapa ii) , la pila se enjuaga con agua y se trata con una base para aumentar el pH a un nivel superior a 8, antes de la etapa iii) .

17. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la etapa de pila iii) se lleva a cabo en un nivel de pH superior á 9 y hasta 12.

18. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en la etapa de lixiviación con cianuro, se calienta la solución con contenido de cianuro hasta alcanzar una temperatura superior a los 40 °C y hasta los 90 °C, la que se aplica a la pila.

19. Un proceso de conformidad con la 5 reivindicación 18, caracterizado porque se calienta la solución con contenido de cianuro hasta alcanzar una temperatura de entre los 50°C y los 70 °C .

20. Un proceso de conformidad con las reivindicaciones 18 ó 19, caracterizado porque se aplica la ^-0 solución con contenido de cianuro a la pila mediante riego por goteo.

21. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque la solución de cianuro presenta una concentración de cianuro de 15 0,15 gramos por litro (g/1) a 15 g/1.

22. Un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, caracterizado porque el calentamiento de la solución con contenido de cianuro se réaliza mediante el uso de una fuente de energía renovable, 20 la que puede completarse con un intercambio de calor con licores de proceso de una pila de biolixiviación exotérmica.