Otimização e inovação do processo de extração de ouro de minas de ouro

一  Seleção Diferenciada de Design e Tecnologia para os Processos CIL e CIP

Embora os processos CIL (carbon-in-leach) e CIP (carbon-in-pulp) sejam processos de extração de ouro por adsorção em carvão ativado, eles diferem significativamente no design do processo, na lógica operacional e nos cenários aplicáveis: 

Mecanismos de Diferenciação: CIL reduz simultaneamente a concentração de ouro líquido através da lixiviação e adsorção, impulsionando a cinética da reação de cianetação. CIP otimiza as condições de lixiviação e adsorção passo a passo para reduzir a interferência de impurezas, mas o processo é mais complexo.

二  Principais Influências da Cinética de Adsorção de Carvão Ativado na Recuperação de Ouro

A eficiência de adsorção do carvão ativado para o complexo cianeto de ouro (Au(CN)₂⁻) é determinada tanto pela estrutura de poros quanto pela modificação química. Os principais parâmetros são os seguintes:

1. Modelo Cinético de Adsorção

• Estágio controlado por difusão: Au(CN)₂⁻ migra para os sítios de adsorção através de microporos (<2 nm) and mesopores (2-50 nm). The diffusion rate is positively correlated with the pore distribution (BET surface area>1000 m²/g).
• Estágio de Adsorção Química: Grupos funcionais contendo oxigênio (como grupos carboxila e hidroxila fenólicos) na superfície do carvão ativado coordenam com Au(CN)₂⁻, com uma energia de ativação aparente de 15-18 kJ/mol (valores medidos em laboratório).

2. Parâmetros Otimizados

• Estrutura de Poros: Carvão vegetal de casca de coco com uma proporção de microporos >70% tem uma capacidade de adsorção de ouro de 6-8 kg Au/t de carvão; carvão vegetal de casca de fruta com uma proporção de microporos <50% tem uma capacidade de apenas 3-4 kg Au/t de carvão.
• Modificação Química: A oxidação com ácido nítrico pode aumentar o teor de hidroxila fenólico em 30%-50%, melhorando a taxa de adsorção de ouro em 40% (dados experimentais: recuperação de ouro aumentada de 90% para 99,1%).
• Parâmetros Operacionais: Em uma concentração de polpa de 40%-45% e uma intensidade de agitação de 200-400 rpm, o tempo de equilíbrio de adsorção é encurtado para 8-12 horas.

3. Indicadores Industriais:

O coeficiente de adsorção de carvão ativado (valor K) deve corresponder à lei do minério. Para minérios de alta lei (Au >5 g/t), recomenda-se carvão vegetal de casca de coco modificado com um valor K ≥30. A concentração de ouro na rejeição pode ser controlada em 0,05-0,1 mg/L.

三  Tecnologia de Pré-tratamento para Minério de Ouro Contendo Arsênio e Mecanismo de Melhoria da Eficiência

Compostos de arsênio (como FeAsS) encapsulando partículas de ouro é a principal causa de baixos rendimentos de lixiviação. As tecnologias de pré-tratamento liberam ouro através da dissociação mineral:

1. Método de Oxidação por Torrefação

• Parâmetros do Processo: Torrefação em duas etapas (primeira etapa a 650°C para remover o arsênio e produzir gás As₂O₃, segunda etapa a 800°C para remover o enxofre e produzir areia torrada Fe₂O₃ porosa).
• Verificação: Após a torrefação de um minério de alto arsênio (teor de 12% de As), a taxa de lixiviação de ouro aumentou de 41% para 90,5%, mas foi necessário um sistema de purificação de gases de combustão (eficiência de captura de As₂O₃ >99%).

2. Método de Oxidação Pressurizada

• Oxidação Ácida: Sob condições de 190°C e 2,0 MPa, a arsenopirita se decompõe em Fe₃⁺ e SO₄²⁻, convertendo o arsênio em H₃AsO₃, aumentando a taxa de lixiviação de ouro para 88%-95%.
• Limitações: Os reatores de titânio custam US$ 30 milhões por 10.000 toneladas de capacidade de produção, tornando-os adequados apenas para minas em larga escala.

3. Método de Biooxidação

• Ação Microbiana: Acidithiobacillus ferrooxidans catalisa a conversão de Fe²⁺ em Fe³⁺, dissolvendo o revestimento de arsenopirita e atingindo uma taxa de remoção de arsênio >90%.
• Melhoria da Eficiência: A biooxidação de um minério de ouro de difícil tratamento (2,5 g/t Au, 8% As) aumentou a taxa de lixiviação de cianeto de 25% para 92%, e o ciclo de oxidação foi otimizado para 7 dias (com a adição de um catalisador Fe³⁺).

四  Aplicação em Larga Escala e Avanços Tecnológicos no Pré-tratamento por Biooxidação

Devido às suas vantagens ambientais, a tecnologia de biooxidação alcançou aplicação comercial em cenários específicos:

1. Limites Aplicáveis

• Tipo de Minério: Minério de ouro encapsulado em sulfeto (As 1%-15%), grau de dissociação mineral <30%.
• Requisitos Ambientais: pH 1,0-1,5, temperatura 35-45°C, concentração de polpa 10%-15% (concentração excessiva inibe a atividade bacteriana).

2. Estudos de Caso Típicos

• Uma mina de ouro em Liaoning, China: Tratamento de biooxidação em duas etapas de concentrado contendo 15% de arsênio atingiu uma taxa de lixiviação de ouro de 92% e uma taxa de solidificação de arsênio >99% (produzindo scorodita FeAsO₄·2H₂O).
• Uma grande mina no Peru: Processamento diário de 2.000 toneladas de minério contendo 20% de arsênio, atingindo uma taxa de recuperação de cianeto de escória >90% e uma redução de 30% nos custos gerais em comparação com a torrefação.

3. Gargalos Técnicos e Avanços

• Aclimatação Bacteriana: Cepas tolerantes ao arsênio (como Leptospirillum ferriphilum) podem sobreviver em concentrações de As₃⁺ de 15 g/L, aumentando as taxas de oxidação em 25%.
•  Acoplamento de Processos: O processo combinado de biooxidação + CIL pode processar minérios de teor ultra-baixo (Au 0,8 g/t), atingindo uma taxa geral de recuperação superior a 85%.