La extracción de oro es la extracción de oro de minerales diluidos mediante una combinación de procesos químicos. La minería de oro produce alrededor de 3600 toneladas anuales [1] y otras 300 toneladas se producen a partir del reciclaje. [2]
Desde el siglo XX, el oro se ha extraído principalmente mediante un proceso de cianuro , lixiviando el mineral con una solución de cianuro . Luego, el oro se puede refinar aún más mediante la separación de oro , que elimina otros metales (principalmente plata ) al soplar gas de cloro a través del metal fundido. Históricamente, pequeñas partículas de oro se amalgamaban con mercurio y luego se concentraban hirviendo el mercurio. El método del mercurio todavía se utiliza en algunas operaciones pequeñas.
El oro se presenta principalmente como metal nativo , es decir, el oro mismo. A veces se alea en mayor o menor medida con plata , lo que se llama electrum . El oro nativo puede presentarse como pepitas de tamaño considerable, como granos finos o escamas en depósitos aluviales , o como granos o partículas microscópicas (conocidas como color) incrustadas en minerales de roca. Otras formas de oro son los minerales calaverita (AuTe), aurostibnita (AuSb 2 ) y maldonita (Au 2 Bi). Estos tres últimos, aunque más raros que el oro nativo, pueden reaccionar lentamente con el cianuro y, por lo tanto, ser difíciles de procesar. [3] Otros minerales que contienen oro incluyen varios telururos ( sylvanite , nagyagite , petzite y krennerite ).
Ciertos contaminantes presentes en los minerales pueden interferir con la capacidad de extracción del oro mediante cianuro. Estos agentes de interferencia se denominan "minerales que roban oro". Por ejemplo, el oro puede unirse fuertemente al carbono, lo que resiste la extracción normal con cianuro. Los cianuros de oro también se unen a algunas arcillas. [3]
Aunque la imagen romántica de la minería de oro se centra en las pepitas, la realidad es que el oro se recupera normalmente de minerales que contienen más de 10 ppm del metal. Por lo tanto, el principal desafío es concentrar esta cantidad traza. [2]
La tecnología principal es el proceso de cianuro , en el que el oro se lixivia del mineral mediante el tratamiento con una solución de cianuro. El primer paso es la conminución (molienda) para aumentar el área de superficie y exponer el oro a la solución de extracción. La extracción se lleva a cabo mediante procesos de lixiviación en vertedero o en pilas . El cianuro de sodio se produce a una escala de mil millones de toneladas/año principalmente para este propósito. El "cianuro negro", una forma de cianuro de calcio contaminado con carbono (Ca(CN) 2 ), se utiliza a menudo porque es barato. El mineral crudo se lava con una solución de cianuro al 0,3% en aire, a menudo repetidamente, y el extracto acuoso se recoge y se refina aún más. La recuperación de la solución normalmente implica la adsorción en carbón activado, el proceso de carbón en pulpa .
Se ha demostrado que la lixiviación con tiosulfato es eficaz en minerales con altos valores de cobre soluble o en minerales que experimentan preg-robbing .
La lixiviación a través de lixiviación a granel de oro extraíble , o BLEG, es también un proceso que se utiliza para analizar un área en busca de concentraciones de oro donde el oro puede no ser visible inmediatamente.
La amalgamación con mercurio puede utilizarse para recuperar partículas de oro muy pequeñas, y el mercurio todavía se utiliza ampliamente en la minería artesanal a pequeña escala en todo el mundo. [4] El mercurio forma una amalgama de mercurio y oro con partículas de oro más pequeñas, y luego el oro se concentra hirviendo el mercurio de la amalgama. Esto es eficaz para extraer partículas de oro muy pequeñas, pero el proceso es peligroso debido a la toxicidad del vapor de mercurio. El uso a gran escala del mercurio se detuvo en la década de 1960. Sin embargo, el mercurio todavía se utiliza en la minería de oro artesanal y en pequeña escala (MAPE). [5] Un mecanismo por el cual el mercurio se emplea en la minería hidráulica es como una "corriente subterránea", en la que el flujo de granos más pequeños se desvía sobre placas de cobre revestidas de mercurio. Las altas velocidades de flujo asociadas con la minería hidráulica causan la harina de mercurio, el desgaste de las partículas de mercurio que contribuye a la pérdida de mercurio en el medio ambiente. [6]
Más de 10.000.000 libras (4.500.000 kg) de mercurio contaminaron el medio ambiente en California como resultado de la minería de placer a fines del siglo XIX y principios del XX. La minería de sellos contribuyó con 3.000.000 libras (1.400.000 kg) adicionales de contaminación por mercurio. [6] La contaminación por mercurio en las vías fluviales de California es un importante problema ambiental contemporáneo, [6] al igual que la contaminación de las aguas subterráneas , principalmente por mercurio inorgánico. [7]
Un mineral de oro "refractario" es un mineral que tiene partículas de oro ultrafinas diseminadas a través de sus minerales ocluidos de oro. Estos minerales son naturalmente resistentes a la recuperación mediante procesos estándar de cianuración y adsorción de carbono. Estos minerales refractarios requieren un tratamiento previo para que la cianuración sea efectiva en la recuperación del oro. Un mineral refractario generalmente contiene minerales de sulfuro, carbono orgánico o ambos. Los minerales de sulfuro son minerales impermeables que ocluyen partículas de oro, lo que dificulta que la solución de lixiviación forme un complejo con el oro. El carbono orgánico presente en el mineral de oro puede adsorber complejos de oro-cianuro disueltos de la misma manera que el carbón activado. Este llamado carbón "preg-robbing" se elimina porque es significativamente más fino que las pantallas de recuperación de carbono que se usan típicamente para recuperar carbón activado. [3]
Las opciones de pretratamiento para minerales refractarios incluyen:
Los procesos de tratamiento de minerales refractarios pueden estar precedidos por una concentración (normalmente, flotación de sulfuro). La tostación se utiliza para oxidar tanto el azufre como el carbono orgánico a altas temperaturas utilizando aire y/o oxígeno. La biooxidación implica el uso de bacterias que promueven las reacciones de oxidación en un entorno acuoso. La oxidación a presión es un proceso acuoso para la eliminación del azufre que se lleva a cabo en un autoclave continuo, que funciona a altas presiones y temperaturas algo elevadas. El proceso Albion utiliza una combinación de molienda ultrafina y lixiviación oxidativa atmosférica, autotérmica.
La separación es un proceso mediante el cual se purifica el oro hasta alcanzar un estándar comercial, típicamente ≥99,5 %. La eliminación de la plata es de particular interés ya que los dos metales a menudo se copurifican. El procedimiento estándar se basa en el proceso Miller . La separación se logra haciendo pasar gas cloro a una aleación fundida. La técnica se practica a gran escala (por ejemplo, 500 kg). El principio del método explota la nobleza del oro, de modo que a altas temperaturas, el oro no reacciona con el cloro, pero prácticamente todos los metales contaminantes sí lo hacen. Por lo tanto, a unos 500 °C, a medida que el gas cloro pasa a través de la mezcla fundida (de nuevo, principalmente oro), se forma una escoria de baja densidad en la parte superior, que se puede decantar del oro líquido. El cloruro de plata y otros metales preciosos se pueden recuperar de esta escoria. La capa de escoria a menudo se diluye con un fundente como el bórax para facilitar la separación. [2]
Existen métodos alternativos para separar el oro. La plata se puede disolver de forma selectiva hirviendo la mezcla con ácido nítrico al 30 %, un proceso que a veces se denomina incuartación. La afinación es un proceso en gran medida obsoleto para eliminar la plata del oro utilizando ácido sulfúrico concentrado . [8] La electrólisis mediante el proceso Wohlwill es otro método.
La fundición de oro comenzó en algún momento alrededor del 6000 – 3000 a. C. [9] [10] [11] Según una fuente, la técnica comenzó a utilizarse en Mesopotamia o Siria. [12] En la antigua Grecia, Heráclito escribió sobre el tema. [13]
Según de Lecerda y Salomons (1997), el mercurio se utilizó por primera vez para la extracción alrededor del año 1000 a. C., [14] según Meech y otros (1998), el mercurio se utilizó para obtener oro hasta el último período del primer milenio. [15] [16] [17] [18]
Una técnica conocida por Plinio el Viejo era la extracción mediante trituración, lavado y posterior aplicación de calor, con el material resultante convertido en polvo. [19] [20] [21]
Como todos los metales, el oro es insoluble en agua. Sin embargo, el oro presenta la propiedad distintiva de que, en presencia de iones de cianuro, se disuelve en presencia de oxígeno (o aire). Esta transformación fue reportada en 1783 por Carl Wilhelm Scheele , pero no fue hasta finales del siglo XIX que las reacciones fueron explotadas comercialmente. La expansión de la minería de oro en el Rand de Sudáfrica comenzó a desacelerarse en la década de 1880, ya que los nuevos depósitos que se encontraban tendían a ser minerales piríticos . El oro era difícil de extraer de tales minerales.
En el pasado, se utilizaba un proceso conocido como cloración para tratar el mineral de oro pirítico. Normalmente, el mineral se tostaba y luego se trataba con gas cloro. El residuo se extraía para dar una solución acuosa de cloruro de oro. Se utilizó, en particular, en la mina Mount Morgan , donde se mantuvo en uso hasta 1911. El proceso de cloruro quedó obsoleto con el desarrollo del proceso de cianuro . [22] [23]
En 1887, John Stewart MacArthur , trabajando en colaboración con los hermanos Dr. Robert y Dr. William Forrest para la Tennant Company en Glasgow , Escocia , desarrolló el proceso MacArthur-Forrest para la extracción de minerales de oro. Al suspender el mineral triturado en una solución de cianuro, se extraía hasta un 96 por ciento de oro. [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30]
El proceso se utilizó por primera vez a gran escala en Witwatersrand en 1890, lo que dio lugar a un auge de inversiones a medida que se abrían minas de oro más grandes. En 1896, Bodländer confirmó que el oxígeno era necesario para el proceso, algo que MacArthur había puesto en duda, y descubrió que se formaba peróxido de hidrógeno como intermediario. [31]
El método conocido como lixiviación en pilas fue propuesto por primera vez en 1969 por la Oficina de Minas de los Estados Unidos , [32] y se utilizó en la década de 1970. [33]