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 al año [1] y otras 300 toneladas se producen a partir del reciclaje. [2]
Desde el siglo XX, el oro se extrae principalmente mediante un proceso de cianuro lixiviando el mineral con una solución de cianuro . Luego, el oro puede refinarse aún más mediante separación de oro , que elimina otros metales (principalmente plata ) soplando cloro gaseoso 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. En ocasiones 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 últimos tres, aunque son más raros que el oro nativo, pueden tardar en reaccionar con el cianuro y, por lo tanto, son difíciles de procesar. [3] Otros minerales que contienen oro incluyen varios telururos ( silvanita , nagyagita , petzita y krennerita ).
Ciertos contaminantes en los minerales pueden interferir con la capacidad de extracción del oro con cianuro. Estos agentes perturbadores se denominan "minerales robadores de preg". Por ejemplo, el oro puede unirse firmemente al carbono, resistiendo la extracción normal con cianuro. Los cianuros de oro también se unen a algunas arcillas. [3]
Si bien la imagen romántica de la minería de oro se centra en las pepitas, la realidad es que el oro normalmente se recupera de minerales que contienen >10 ppm del metal. Por tanto, el principal desafío es concentrar esta pequeña cantidad. [2]
La tecnología principal es el proceso de cianuro , en el que el oro se lixivia del mineral mediante tratamiento con una solución de cianuro. El primer paso es la trituración (molienda) para aumentar la superficie y exponer el oro a la solución de extracción. La extracción se realiza mediante procesos de lixiviación en botadero o lixiviación en pilas . El cianuro de sodio se produce a una escala de mil millones de toneladas al año principalmente para este fin. El "cianuro negro", una forma de cianuro de calcio (Ca(CN) 2 ) contaminada con carbono, se utiliza a menudo porque es barato. El mineral bruto se lava con un c. 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 sobre carbón activado, el proceso de carbón en la pulpa .
Se ha demostrado que la lixiviación con tiosulfato es eficaz en minerales con altos valores de cobre soluble o en minerales que experimentan robo de preg .
La lixiviación mediante lixiviación a granel de oro extraíble , o BLEG, también es un proceso que se utiliza para probar un área en busca de concentraciones de oro donde el oro puede no ser visible inmediatamente.
La amalgamación con mercurio se puede utilizar 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 de mercurio se detuvo en los años 1960. Sin embargo, el mercurio todavía se utiliza en la minería de oro artesanal y en pequeña escala (ASGM). [5] Un mecanismo por el cual se emplea el mercurio en la minería hidráulica es como una "corriente subterránea", en la que el flujo de granos más pequeños se desvía sobre placas de cobre recubiertas de mercurio. Las altas velocidades de flujo asociadas con la minería hidráulica provocan la formación de 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 de libras (4.500.000 kg) de mercurio contaminaron el medio ambiente en California como resultado de la minería de placeres a finales del siglo XIX y principios del XX. La minería con molinos de sello contribuyó con 3.000.000 de 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 por todos sus minerales ocluidos con 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 eficaz en la recuperación del oro. Un mineral refractario generalmente contiene minerales sulfurados, carbono orgánico o ambos. Los minerales de sulfuro son minerales impermeables que ocluyen las partículas de oro, lo que dificulta que la solución de lixiviación forme un complejo con el oro. El carbón orgánico presente en el mineral de oro puede adsorber complejos de oro-cianuro disueltos de la misma manera que el carbón activado. Este carbón llamado "robador de preg" se elimina por lavado porque es significativamente más fino que las pantallas de recuperación de carbón 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 ir precedidos de concentración (normalmente flotación de sulfuros). La tostación se utiliza para oxidar tanto el azufre como el carbono orgánico a altas temperaturas utilizando aire y/u oxígeno. La biooxidación implica el uso de bacterias que promueven reacciones de oxidación en un ambiente acuoso. La oxidación a presión es un proceso acuoso para la eliminación de azufre que se lleva a cabo en un autoclave continuo, operando a altas presiones y temperaturas algo elevadas. El proceso Albion utiliza una combinación de molienda ultrafina y lixiviación oxidativa, atmosférica y autotérmica.
La separación es un proceso mediante el cual el oro se purifica hasta un estándar comercialmente comercializable, normalmente ≥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 cloro gaseoso a una aleación fundida. La técnica se practica a gran escala (por ejemplo, 500 kg). El principio del método aprovecha 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. Así, en c. 500 °C, a medida que el cloro gaseoso pasa a través de una mezcla fundida (nuevamente, principalmente oro), se forma una escoria de baja densidad en la parte superior, que se puede decantar del oro líquido. De esta escoria se pueden recuperar cloruro de plata y otros metales preciosos. La capa de escoria a menudo se diluye con un fundente como bórax para facilitar la separación. [2]
Existen métodos alternativos para separar el oro. La plata se puede disolver selectivamente hirviendo la mezcla con ácido nítrico al 30%, un proceso a veces llamado 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 de Wohlwill es otro enfoque más.
La fundición de oro comenzó entre el 6000 y el 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 la obtención de 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 luego aplicación de calor, con el material resultante pulverizado. [19] [20] [21]
Como todos los metales, el oro es insoluble en agua. Sin embargo, el oro presenta las propiedades distintivas 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 se explotaron 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 mineral pirítico . El oro era difícil de extraer de tales minerales.
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. Suspendiendo el mineral triturado en una solución de cianuro se extraía hasta un 96 por ciento de oro. [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]
El proceso se utilizó por primera vez a gran escala en Witwatersrand en 1890, lo que provocó un auge de las inversiones a medida que se abrieron 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. [29]
El método conocido como lixiviación en pilas fue propuesto por primera vez en 1969 por la Oficina de Minas de los Estados Unidos [30] y estaba en uso en la década de 1970. [31]