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Caracterización y lixiviación ecológica para recuperar metales preciosos en relaves de amalgamación – Puno
Resumen Ejecutivo
Esta investigación evaluó la eficiencia de reactivos ecológicos (Sandioss y Jinchan) para la recuperación de oro y plata a partir de relaves de amalgamación artesanal en Puno, comparándolos con el proceso convencional de cianuración. La muestra presentó leyes de 19.58 g/TM de Au, 159.67 g/TM de Ag y 10.53 ppm de Hg. La caracterización mineralógica mediante microscopía óptica reveló la presencia de oro libre (100% liberado, tamaño 68-112 µm), pirita, magnetita, hematita, ilmenita, rutilo y gangas. Las pruebas de lixiviación en botella a 24 horas mostraron que Sandioss logró recuperaciones de 99.25% Au y 93.14% Ag (consumo: 22.56 kg/TM), mientras que Jinchan alcanzó 96.31% Au y 91.18% Ag (consumo: 18.57 kg/TM). La cianuración convencional obtuvo 97.76% Au y 92.96% Ag (consumo: 17.83 kg/TM). Los reactivos ecológicos demostraron una cinética rápida (meseta a las 6 horas) y recuperaciones competitivas, posicionándose como alternativas prometedoras para reducir el impacto ambiental de la minería artesanal.
El reactivo ecológico Sandioss demostró la mayor recuperaciόn de oro (99.25%), superando incluso a la cianuración convencional (97.76%). Ambos reactivos ecológicos presentaron una cinética de lixiviación rápida, alcanzando recuperaciones superiores al 90% de Au y Ag en las primeras 6 horas. La liberación completa del oro (100%) identificada en la caracterización mineralógica fue clave para estos altos rendimientos.
Contexto y Problemática
La minería artesanal de oro en Perú emplea frecuentemente el proceso de amalgamación con mercurio, tecnología obsoleta que presenta bajas recuperaciones (hasta el 70% del oro permanece en los relaves), genera condiciones laborales peligrosas y causa severos impactos ambientales debido a la toxicidad del mercurio y los efluentes no tratados. Los relaves de amalgamación, con alto contenido residual de metales preciosos, son a menudo reprocesados mediante cianuración, proceso que también conlleva riesgos ambientales significativos (derrames, formación de compuestos tóxicos). Ante esta problemática, surge la necesidad de evaluar alternativas más seguras y sostenibles. Esta investigación se enfoca en reactivos ecológicos comerciales (Sandioss y Jinchan) como potenciales sustitutos del cianuro para la recuperación de oro y plata de estos residuos mineros en Puno.
Metodología de Investigación
1. Diseño Experimental y Muestreo
- Tipo: Investigación experimental puro, nivel aplicativo.
- Muestra: Relaves de amalgamación de minerales oxidados, procedentes de una "cocha" en Puno. Muestreo aleatorio con pluma de acero inoxidable para asegurar representatividad.
- Leyes iniciales: Determinadas por ensayos químicos: 19.58 g/TM Au, 159.67 g/TM Ag, 10.53 ppm Hg.
2. Caracterización Mineralógica
- Técnica: Microscopía óptica de luz polarizante.
- Preparación: Briqueta epóxica de 30 mm de diámetro con muestra representativa.
- Objetivo: Identificar especies minerales, distribución volumétrica, grado de liberación y tipo de entrelazamiento.
3. Pruebas de Lixiviación (Cinética en Botella)
- Condiciones estándar: 300 g de muestra, relación L/S=3:1, pH=11, granulometría 58.53% -200 malla, agitación a 45 RPM, tiempo total de 24 horas.
- Reactivos evaluados:
- Sandioss y Jinchan (ecológicos): Concentración inicial al 1%, fuerza mantenida en 0.1 mediante titulación con AgNO₃/KI.
- Cianuro de sodio (convencional): Como referencia de desempeño.
- Monitoreo: Muestreo de soluciones y relaves cada 6 horas. Análisis de Au y Ag por absorción atómica y ensayo al fuego, respectivamente.
Resultados Principales
1. Caracterización Mineralógica del Relave
Composición Mineralógica: Se identificó oro nativo, pirita, magnetita (77.05% vol.), hematita (13.06% vol.), ilmenita, rutilo y gangas (9.26% vol.).
Características del Oro:
- Grado de liberación: 100% (completamente libre).
- Tamaño de partícula: Entre 68 y 112 micras.
- Distribución volumétrica: 0.14% del total de la muestra.
Entrelazamiento: La mayoría de las partículas se encontraron libres (90.35%). Los principales entrelazamientos "imposibles" de liberar se dieron entre magnetita-hematita (mt-hm) y magnetita-gangas (mt-GGs).
2. Desempeño de los Reactivos de Lixiviación
Comparativa de Recuperaciones a 24 horas:
| Reactivo | Recuperación Au (%) | Recuperación Ag (%) | Consumo (kg/TM) | Disolución Hg (%) |
|---|---|---|---|---|
| Sandioss (Ecológico) | 99.25 | 93.14 | 22.56 | 43.42 |
| Jinchan (Ecológico) | 96.31 | 91.18 | 18.57 | 42.48 |
| Cianuro (Convencional) | 97.76 | 92.96 | 17.83 | 43.64 |
Cinética: Los tres reactivos mostraron una cinética de lixiviación rápida y violenta durante las primeras 6 horas, alcanzando más del 90% de la recuperación final de oro en ese período. Posteriormente, las curvas de recuperación tendieron a una meseta.
Modelado Matemático: Las curvas de disolución se ajustaron a ecuaciones polinómicas de segundo grado con coeficientes de correlación predictivos altos (R² ~0.87-0.99), validando la confiabilidad de los datos experimentales.
3. Comportamiento del Mercurio
La disolución del mercurio presente en los relaves fue limitada en todos los casos, sin superar el 44% después de 24 horas. Esto sugiere una cinética de lixiviación mucho más lenta para el mercurio en comparación con el oro y la plata, dejando entre 6.49 y 6.50 ppm de Hg residual en el relave lixiviado. La recuperación de mercurio no fue un objetivo principal del estudio.
Discusión e Interpretación
Eficacia de los Reactivos Ecológicos
- Alto desempeño: Sandioss y Jinchan demostraron recuperaciones equivalentes o superiores a la cianuración convencional para el oro y la plata en el tipo de relave estudiado.
- Factores clave del éxito: La liberación completa (100%) del oro fue determinante para las altas recuperaciones obtenidas con todos los lixiviantes.
- Consumo de reactivo: Los reactivos ecológicos mostraron un consumo ligeramente mayor (18.57-22.56 kg/TM) que el cianuro (17.83 kg/TM), atribuible a las altas leyes del material de cabeza. Jinchan presentó el menor consumo entre los ecológicos.
- Vacío en el conocimiento: Existe poca información pública detallada sobre la composición exacta y el mecanismo de acción de estos reactivos ecológicos patentados. Se especula que podrían contener compuestos como tiourea o ferrocianuro.
Implicaciones y Limitaciones
- Sustituto potencial del cianuro: Los resultados posicionan a Sandioss y Jinchan como alternativas técnicas viables y más ecológicas para el tratamiento de relaves de amalgamación, especialmente en contextos de minería artesanal y de pequeña escala donde la gestión del cianuro es crítica.
- Impacto ambiental reducido: Aunque se denominan "ecológicos", se requiere evaluar a fondo el ciclo de vida completo de estos reactivos, su degradación en el ambiente (relaveras) y la toxicidad de sus subproductos.
- Generalización de resultados: El estudio se realizó en un tipo específico de relave (oxidado, con oro libre). La eficacia de estos reactivos en materiales refractarios o con oro encapsulado podría ser diferente.
- Futuras investigaciones: Se recomienda realizar estudios con microscopía electrónica de barrido (SEM-EDS) para caracterizar mejor la muestra, investigar la composición y mecanismo de los reactivos ecológicos, y evaluar el tiempo de actividad química y la biodegradabilidad de estos lixiviantes en condiciones de relave.
Conclusiones Principales
- La caracterización mineralógica confirmó la presencia de oro libre (100% liberado, 68-112 µm) como la especie valiosa principal en los relaves de amalgamación de Puno, junto a óxidos de hierro (magnetita, hematita) y gangas.
- El reactivo ecológico Sandioss demostró el mejor desempeño global, alcanzando una recuperación de 99.25% de oro y 93.14% de plata en 24 horas, superando ligeramente a la cianuración convencional (97.76% Au, 92.96% Ag).
- El reactivo ecológico Jinchan también mostró resultados competitivos (96.31% Au, 91.18% Ag) con el menor consumo (18.57 kg/TM) entre los agentes ecológicos evaluados.
- La cinética de lixiviación con ambos reactivos ecológicos fue rápida y violenta, alcanzando más del 90% de la recuperación máxima en las primeras 6 horas del proceso, un comportamiento similar al observado con cianuro.
- La disolución del mercurio fue limitada (~43%) en todos los procesos, indicando una cinética más lenta y dejando un residuo de mercurio significativo (alrededor de 6.5 ppm) que requeriría un manejo o tratamiento posterior.
- Los reactivos ecológicos Sandioss y Jinchan se perfilan como alternativas técnicas prometedoras y potencialmente más sostenibles al cianuro para la recuperación de metales preciosos a partir de relaves de amalgamación artesanal, especialmente donde el oro se encuentra en forma libre.
Palabras claves: Amalgamación, relaves, lixiviación ecológica, reactivos ecológicos, Sandioss, Jinchan, cianuro, oro, plata, mercurio, minería artesanal, Puno, caracterización mineralógica.
Referencia Completa
Ortiz Barreto, J. A., Aramburú Rojas, V. S., Orihuela Salazar, L. A., Gomez Ugarte, J. R., Tafur Figueroa, L. S., Choque Perez, W. L., & Aguilar Zevallos, S. E. (2023). Caracterización y lixiviación ecológica para recuperar metales preciosos en relaves de amalgamación – Puno. Revista del Instituto de Investigación de la Facultad de Minas, Metalurgia y Ciencias Geográficas, 26(52), e25358. https://doi.org/10.15381/itgeo.v26i52.25358
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