Eliminación de arsénico por tostación en horno con lecho ...

Eliminación de arsénico en concentrados

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

Horno de solera multiple

Tostación en lecho fluidizado

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.

Eliminación por lixiviación

Razones por lixiviación

Presentación de biolixiviación

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.

Flujograma biooxidación de concentrado de oro

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

Resúmen, lixiviaciónconcentrados de oro

Cumple con las exigenciasmedioambientales

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.

GRACIAS