Eliminación de arsénico por tostación en horno con lecho ...
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Alternativas para la eliminaciónde arsénico en concentrados de
cobre y oro:Aspéctos técnicos y medioambientales.
Björn LindquistTilek AB
2009-02-19
Declaración
Tilek AB trabaja independiente de todos losproveedores de tecnología.
El contenido en la exposición es unicamentebasado en mis propias experiencias yconclusiones.
No se menciona nombres de proveedoressolamente tecnologías.
Contenido
•Presencia de arsénico en concentrados de oro ycobre.
•Razónes metalúrgicas para su eliminación.
•Eliminación por tostación
•Eliminación por lixiviación
•Comparación de las dos vías
Presencia de arsénico en concentrados
-Arsenopirita, FeAsS
-Enargita, Cu3AsS4
-Tenantita, Cu12As4S13 ( grupo tetrahedrita)
Razones para la eliminación de arsénico
En una fundición, el arsénico se reparte en todoslos productos formados en cada una de las etapasmetalúrgicas.
No es fácil concentrar el arsénico en un producto.
El arsénico es un elemento en el cual muchos desus compuestos constituye tanto un problemamedioambiental como un problema de la calidadde los productos finales.
Eliminación por tostaciónRazones por tostación
Tostación en horno solera multiple
Tostación en horno lecho fluidizante
Flujograma de una planta con hornofluidizante
Resultados metalúrgicos Resultados medioambientales
Razones de tostación de concentrados de cobre
1. Volatilización del arsénico por uso de unaparte de la energía química en losminerales
2. Preparar los concentrados para untratamiento pirometalúrgico ohidrometalúrgico.
Razones para la tostación de concentrados de oro 1
1. Preparar los concentrados por unalixiviación con cianuro a fuerza de:
Transformar el cobre a una formalixiviable para su eliminación antes delcianuro.
Preparacion de los minerales de oro yplata a formas lixiviables
Razones para la tostación de concentrados de oro 2
Como normalmente se usa cianuro para lalixiviación de oro y plata es necesario poder:
Eliminar metales que consumen cianuro,como en el cobreEliminar piritina que consume oxígeno.Liberar el oro cuando existe en forma departículas finas o compuestos refractarios
Volatilización de arsénico
80
85
90
95
100
800 900 1000 1100
Arse
nic vo
latiliz
ation
, %
Bed temperature, ºK
Figure 1: Effect of temperature on arsenic volatilization for concentrates
Volatilización de arsénico
90
92
94
96
98
100
2,00 3,00 4,00 5,00
Arse
nic v
olat
iliza
tion,
%
Arsenic content in feed, %
Figure 6: Effect of arsenic content in feed on arsenic volatilization at 983 ºK
Recuperación de los metales
La recuperación de cobre y los metalespreciosos en el proceso de tostación alcanzalos 99.99 %.
Las emisiones del arsénico al aire
En una fundición con una tostación deconcentrados de cobre con un contenido de1000 toneladas de arsénico anual las emisioneshan sido menos de 10 kgs al año.
Es decir, la recuperación ha sido más de 99,999%
Control de emisiones secundarias Un horno de lecho fluidizado es un sistema cerrado. Encima del lecho, e incluyendo todo el sistema para el
tratamiento de los gases se mantiene una presiónnegativa.
Calcinas formadas son transferidas a fajas cubiertas enlas cuales existen una subpresión.
Polvos de filtros electrostáticos secos son transferidos ensistemas cubiertos.
Polvo de trióxico de arsénico es transportadoneumáticamente en un sistema cerrado a los silos parasu almacenaje.
Tolvas y puntos de transferencia son cerrados
Resultados de mediciones alrededor de hornode lecho fluidizante, tostando concentrados
de cobre con arsénico
Resultados entre 1998-2005 demuestran quetodas las mediciones hechas en operadorescumplen con los requerimientos:
Cu 1,0 mg/m3Pb 0,1 ”As 0,03 ” ( más tarde bajado a 0,01 )Cd 0,05 ” ( más tarde bajado a 0,02 )SO2 5,0 ”
Plantas que han sido puestas en marcha durante los últimos 30 años utilizando la tecnología de tostación en lecho fluidizante para la eliminación de arsénico o azufre
Empresa País Tostación Capacidad,(t/d)
Año Comentario
TMMIC China Parcial 640 1978 Concentrado de cobre con arsénico
Rokana Zambia Sulfatizante 420 1979 Concentrado de cobre
Chambishi Zambia Sulfatizante 370 1981 Concentrado de cobre
Lepanto Filipinas Parcial 180 1982 Concentrado de cobre con altas leyes de arsénico
Boliden Suecia Parcial 1100 1980 Concentrado de cobre con altas leyes de arsénico
Rontealde España Total 600 1985 Concentrado de pirita con arsénico
Minahasa Indonesia Total 2160 1994 Concentrado de oro con arsénico
Newmont Gold EEUU Total 8000 1992 Concentrado de oro con arsénico
Gidji/W.A.KGCM
Australia Total 1150 1987 Concentrado de oro con arsénico
Cortez EEUU Total 2000 1990 Concentrado de oro con arsénico
Plantas nuevasSe construyeron dos plantas nuevas enChina, ambos por tostación de concentradosde cobre con arsénico en hornos con lechofluidizante en dos etapas.
Actualmente una empresa minera en Chileha decidido construir un horno con lechofluidizante para su concentrado de cobrecon altas leyes de arsénico y tratar lascalcinas en sus fundiciones.
Manejo del arsénicoSe puede recuperar el arsénico de los gases delhorno de tostación, tanto por vía seca como porvía húmeda.
Por ambas vías: seca o húmeda, hay variasposibilidades para su transformación:
Trióxido en silos.Trióxido mezclado con cemento y cal.Escorodita.Arsenito de calcio.
Resumen de tostación
Tecnología desarrollada.
Tecnología que puede alcanzar losrequerimientos medioambientales.
Tecnología con altas recuperaciones de losmetales.
Tecnología que permite producir arsénicoseparado de los demás compuestos.
Razones por lixiviación
Como se trabaja a bajas temperaturas seevita la formación de As2O3 como vaporque constituye un riesgo medioambiental.
Es una tecnología que ya ha mostradocostos ventajosos para la producción demetales.
Por qué biolixiviación
La participación de microbios en una lixiviación,ofrece una posibilidad, ello es usado para hacerprocesos a costos baratos.
En los últimos 20 años los conocimientos y latecnología han sido desarrolladas rapidamente.
Bacterias han participado en procesos delixiviación en el pasado sin que la gente lo supiese.
Existen varias experiencias para concentrados conarsénico.
Biolixiviación - proceso 1Fierro y azufre en los minerales son oxidados conayuda de microbios para la producción de ionesferricos, los que continuan la lixiviación formandometales solubles en forma de sulfatos que se puedeextraer. El arsenico se disuelve también.
Los metales preciosos no se disuelven, pero por ladestrucción de los minerales durante la oxidación,estos liberan los minerales auríferos y los hacenaccesibles al cianuro.
Normalmente se denomina el proceso biooxidación.
Biolixiviación-proceso 2
La biolixiviación puede sucedernormalmente en dos etapas que sucedenparalelamente:
-Una por los iones férricos formando ionesferrosos y azufre elemental. En esta etapase disuelve el arsénico.
-Otra por las enzimas de los microbios,recuperando los iones ferricos y oxidando elazufre elemental a iones sulfatos.
Biolixiviación-Proceso 3
En la biolixiviación de oro desdeconcentrados con arsenopirita no se puedelixiviar oro con los iones férricos.
Lo que sucede es una lixiviación dearsenopirita y otros minerales con fierro yazufre para que se libere los granos de oro.
Luego el oro es accesible para unalixiviación con cianuro.
Ataque primero: 2FeAsS + Fe2(SO4)3 + 3O2 Fe(AsO2)2 + 3FeSO4 + 2S
Oxidación de azufre:2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4
Regeneración de fierro 1: 2FeSO4 + 1/2O2 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O
Regeneración de fierro 2: Fe(AsO2)2 + FeSO4 + 1,5 O2 + H2O 2FeAsO4 + H2SO4
Biolixiviación-proceso 4.Arsenopirita
Biolixiviación - proceso 5.Requerimientos
Aire para la oxidación de los minerales.
Dióxido de carbón.
Un pH entre 1,5 y 2,2.
Una temperatura de 40 C.
Biolixiviación - proceso 6Lixiviación en pilas o tanques
Las condiciones son difíciles de controlar en pilas.
En consecuencia la mayoría de las plantas han sido basadas en lixiviación en tanques.
Referencias concentrados de oro-1
Planta Capacidad,T/día
Minerales Lugar Año de con-strucción
Fairview 14 Pirita, Arsenopirita
Barberton, EEUU
1986, 1991,1999
Harbour Lights 55 ” Leonora, Australia
1999
São Bento 150 PiritaArsenopiritaPirotina
Brazil 1991, 1994, 1998
Wiluna 115 PiritaArsenopirita
Australia 1993, 1996
Youanmi 120 ” Australia 1994
Referencias concentrados de oro-2
anta Capacidad,T/día
Minerales Lugar Año de con-strucción
hanti-Sansu 720 Pirita, ArsenopiritaPirotine
Obuasi, Ghana 1994, 1995
mboraque 60 Pirita,Arsenopirita
San Mateo,Peru
1998
izhou 100 PiritaArsenopirita
Shandong,China
2001
Pelígros para bacterias
Tiocianatos
Bacteriocides, fungicides
Petroleo
Cloro
Minerales carbonates a veces
Concentrados con cobre
En concentrados con cobre es necesariolixiviar fierro, azufre, arsénico pero ademáscobre.Luego de este tratamiento se puede lixiviarmetales precios.
Un proceso que funcione máseconómicamente todavía no existe.
Los esfuerzos hechos son grandes.
Dificultades adicionalesBacterias que operan a 40ºC dan una lixiviación demasiado lenta de calcopirita yenargita.
Los termofilas, que pueden tolerar 80ºC tienen una membrana delgada que no permitealtas concentraciones en la suspensión.
Con altas temperaturas el abasto de oxígeno es difícil.
Fue necesario cambiar aire con oxígeno puro.
Ha sido difícil alcanzar recuparaciones altas de los metales.
Los materiales de construcción son más costosos.
Los termofilas que se usaban no existen en la naturaleza:
Se tienen que cultivarlos durante las condiciones nuevas cuando solamente algunospueden adaptarse y sobrevivir.
Proyecto en ChileUna planta piloto con una capacidad de20,000 toneladas de cobre refinado trabajópor algunos años con un concentrado decobre, arsénico y metales preciosos porbioxidación.
Después de gastar 74MUSD la empresaminera tomó la decisión de construir unaplanta de tostación seguido por untratamiento pirometalúrgico.
Comparación de las dos vías
Biooxidación de concentrados de oro es una vía que hamostrado sus ventajas en comparación con la tostación.
Para concentrados de cobre y metales preciosos latostación es la única vía por el momento.
Sin embargo, hay razones fuertes para pensar que tambienen este caso se va a desarollarse más la biolixiviacón:
Posibilidades para optimizar entre la mina y la lixiviación.
Es una tecnología que no necesita capacidades altas paraser económicamente intresante.
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