EXTRACCIÓN DEL ORO

FACULTAD DE CIENCIAS

MATEMÁTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS

9NO DE INGENIERÍA

QUÍMICA

OPERACIONES UNITARIAS III

ING. CARLOS MOREIRA

INTEGRANTES Benítez Cabrera Víctor

Sabando Molina Cristina

Macías Bermúdez Katiuska

¿QUÉ ES EL ORO?

El oro es un elemento químico de número atómico 79, que está ubicado en el grupo 11 de la tabla periódica. Es un metal precioso blando de color amarillo. Su símbolo es Au (del latín Aurum, ‘brillante amanecer’).

Es un metal de transición blando, brillante, amarillo, pesado, maleable y dúctil. El oro no reacciona con la mayoría de los productos químicos, pero es sensible y soluble al cianuro, al mercurio y al agua regia, cloro y a la lejía. Este metal se encuentra normalmente en estado puro, en forma de pepitas y depósitos aluviales. Es un elemento que se crea gracias a las condiciones extremas en el núcleo colapsante de las supernovas. Cuando la reacción de una fusión nuclear cesa, las capas superiores de la estrella se desploman sobre el núcleo estelar, comprimiendo y calentando la materia hasta el punto de que los núcleos más ligeros, como por ejemplo el hierro.

El principal objetivo de los alquimistas era producir oro partiendo de otras sustancias como el plomo. Actualmente está comprobado químicamente que es imposible convertir metales inferiores en oro, de modo que la cantidad de oro que existe en el mundo es constante.

PROPIEDADES DEL ORO

El oro exhibe un color amarillo en bruto. Es considerado como el metal más maleable y dúctil que se conoce.

Una onza (31,10 g) de oro puede moldearse en una lámina que cubra 28 m². Como es un metal blando, son frecuentes las aleaciones con otros metales con el fin de proporcionarle dureza.

Además, es un buen conductor del calor y de la electricidad, y no le afecta el aire ni la mayoría de los agentes químicos.

Tiene una alta resistencia a la alteración química por parte del calor, la humedad y la mayoría de los agentes corrosivos, y así está bien adaptado a su uso en la acuñación de monedas y en la joyería.

Se trata de un metal muy denso, con un alto punto de fusión y una alta afinidad electrónica.

¿QUÈ ES LA MINERÍA?

Una mina es el conjunto de actividades necesarias para explotar un yacimiento mineral, así como también sus plantas necesarias para el tratamiento del mineral extraído. La minería es considerada una de las principales actividades económicas del mundo, siendo los principales países productores los siguientes: Chile, EEUU, México y Rusia.

Dependiendo del tipo de material a extraer la minería se divide en metálica, no metálica y piedras ornamentales y de construcción. Existen más de 7000 minas en producción y se construyen más cada año. La minería ha tenido un significativo impacto en el desarrollo de muchos países (incluso algunos que hoy en día no tienen industria minera).

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN DE UNA MINERÍA

MINERÍA DE SUPERFICIE

La minería de superficie es el sector más amplio de la minería, y se utiliza para más del 60% de los materiales extraídos. Puede emplearse para cualquier material. Los distintos tipos de mina de superficie tienen diferentes nombres, y, por lo general, suelen estar asociados a determinados materiales extraídos.

Minas a Cielo Abierto

Son minas de superficie que adoptan la forma de grandes fosas en terraza, cada vez más profundas y anchas. A menudo tienen una forma más o menos circular.

Son aquellas cuyo proceso extractivo se realiza en la superficie del terreno. Permite la minería a gran escala, es más barata ya que permite usar maquinarias mineras de gran tamaño, pero genera mayor impacto ambiental.

Explotaciones al descubierto

Las explotaciones al descubierto se emplean con frecuencia, aunque no siempre, para extraer carbón y lignito. En el Reino Unido se obtienen más de 10 millones de toneladas de carbón anuales en explotaciones al descubierto. La principal diferencia entre estas minas y las de cielo abierto es que el material de desecho extraído para

descubrir la veta de carbón, en lugar de transportarse a zonas de vertido lejanas, se vuelve a dejar en la cavidad creada por la explotación reciente.

Canteras

Las canteras son bastante similares a las minas a cielo abierto, y el equipo empleado es el mismo. La diferencia es que los materiales extraídos suelen ser minerales industriales y materiales de construcción. En general, casi todo el material que se

obtiene de la cantera se transforma en algún producto, por lo que hay bastante

menos material de desecho. A su vez, esto significa que al final de la vida útil de la cantera queda una gran excavación.

Minas de placer

Los placeres son depósitos de partículas minerales mezcladas con arena o grava. Las minas de placer suelen estar situadas en los lechos de los ríos o en sus proximidades, puesto que la mayoría de los placeres son graveras de ríos actuales o graveras fósiles de ríos desaparecidos.

MINERÍA SUBTERRÁNEA

La minería subterránea se puede subdividir en minería de roca blanda y minería de roca dura. Los ingenieros de minas hablan de roca "blanda" cuando no exige el empleo de explosivos en el proceso de extracción. En otras palabras, las rocas blandas pueden

cortarse con las herramientas que proporciona

la tecnología moderna. La roca blanda más

común es el carbón, pero también lo son la sal común, la potasa, la bauxita y otros minerales. La minería de roca dura utiliza los explosivos

como método de extracción.

Este minero maneja una perforadora a más de 1.500 m de profundidad. En todas las galerías subterráneas, los mineros se enfrentan a los mismos peligros: posible acumulación

de gases peligrosos o polvo de carbón explosivo

y riesgo de derrumbe del techo. Para reducir el

peligro se emplean buenos sistemas de ventilación,

se espolvorea la roca con caliza y se entiban las galerías con acero.

LA LIXIVIACIÓN POR CIANURO

Lixiviar es extraer una sustancia (el oro) de una masa sólida (rocas pulverizadas) mediante el tratamiento con un líquido (solución de cianuro de sodio). La masa de mineral pulverizado expuesta al aire (cielo abierto) es rociada con la solución de cianuro de sodio.

Puede haber varias técnicas:

Minería in situ:Se inyecta al mineral una solución química a través de pozos en la tierra y luego se saca por bombas de pozos de extracción perforados a cierta distancia.Esta técnica sirve si el mineral es poroso, de lo contrario se fractura con explosivos.El método se intentó en Colorado pero existe el peligro de contaminar las napas de agua.

Lixiviación de cúmulos: Se llama cúmulo al material amontonado sobre un forro impermeable (geomembrana).El método más utilizado es el “Cyanide Heap Leach Mining”, en cuya operación participan seis elementos principales: a) La fuente del mineral; b) La plataforma (“pad”) asociada al cúmulo (“heap”) con un forro (“liner”); c) La solución de cianuro de sodio; d) El sistema de aplicación y recolección; e) Los embalses de almacenamiento de la solución (Los SSP) y, f) La planta de recuperación de minerales.

En la fuente de mineral se utilizan explosivos para la obtención de bloques y fragmentos manejables y luego se somete este material a molienda para reducir sustancialmente su granulometría (usualmente a menos de 70 micrones).

El producto molido se dispone en montículos o “heaps” sobre plataformas. Estas plataformas suelen ser forros o geomembranas de contención. Estos montículos o cúmulos son sometidos a lixiviación usando una solución de cianuro de sodio que tiene 0.14 a 2.35 kilogramos de cianuro por cada tonelada o 1000 litros de agua.El producto es una lixiviado denominado “solución encinta”. Si se utilizaran por ejemplo 2.7 toneladas de cianuro por día esto implicaría entre 190000 y 11500 metros cúbicos de agua por día.

La recuperación del oro se realiza utilizando principalmente uno de estos dos métodos: el Merrill- Crowe o el de absorción con carbón.

En el Merrill-Crowe se agrega zinc en polvo y sales de plomo a la solución de cianuro con oro. El oro se separa y precipita y el zinc en polvo se

combina con el cianuro. Luego se funde el precipitado para obtener el oro. La escorias se descargan habitualmente en las pilas de desecho o “colas”.El cianuro esteril puede ser destinado a un ciclo abierto en cuyo caso se diluye y luego se descarga a cursos de agua o a un ciclo cerrado para recuperarlo y volverlo a usar.

La recuperación con carbón se usa más en explotaciones pequeñas y con bajo contenido de plata.En este caso la “solución encinta” se impulsa a traves de columnas de carbón activado. El oro y la plata de la solución se adhieren al carbón y la solución estéril, que todavía contiene cianuro, se lleva a un embalse de almacenamiento.El oro y la plata se separan del carbón con soda cáustica caliente y la solución pasa luego por una celda con ánodo de acero inoxidable y cátodo para captar el material. El carbón gastado se reactiva en un horno y se lo reutiliza.

Un problema en la etapa de lixiviación es que la membrana, generalmente de polietileno de alta densidad, se perfore por el peso del cúmulo que puede tener entre 40 y 50 metros de altura. Además, si la superficie del cúmulo es extensa los forros son enormes. Por ejemplo, los mineros del cobre no confían en estos forros para su minería.El otro problema son las lagunas que se forman en la zona del yacimiento con los líquidos del tratamiento que contienen cianuros y metales pesados.

PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ORO CON CIANURO SEGÚN EL GOLD INSTITUTE

Se describirán primero las actividades de Exploración, Perforación e Ingeniería, y Construcción, para mencionar después la Minería y Procesamiento, y la Refinación. Se seguirá la información del Gold Institute.

1) Exploración

Actualmente la exploración requiere modernas tecnologías, como fotografías infrarrojas tomadas desde satélites especiales. Estas fotografías pueden determinar la existencia de oro hasta profundidades de más de 1000 metros. En la década de los noventa los avances en la teledetección satelital facilitaron estas tareas, haciendo posible localizar la presencia de oro por debajo de capas superficiales de terreno y analizar extensas áreas sin mayor contacto con el terreno.

2) Perforación e Ingeniería

Las perforaciones extraen muestras de roca que son examinadas para verificar su contenido en oro, a qué profundidad se encuentran y qué calidad tienen.

Este proceso determinará el costo de desarrollo y operación de la mina, así como las dificultades potenciales que pueden acarrear su extracción, la presencia de agua, la necesidad de construir o no caminos y el impacto potencial que podría tener la explotación sobre el medio ambiente.

Cuando los depósitos no están lejos de la superficie, se diseña una mina a cielo abierto, como ocurre actualmente en casi todos los casos en América Latina.

En cambio en Sudáfrica se diseñan minas subterráneas porque el oro se encuentra a niveles muy profundos.

3) Construcción

Luego se inicia el proceso de construcción de caminos, campamentos y oficinas para el personal administrativo, así como las medidas para adecuarlas a la protección del medio ambiente.

Entonces la mina entra en operación. El tiempo que transcurre entre el descubrimiento del oro y el inicio de las operaciones de producción oscila entre los dos y cinco años.

La empresa minera debería reservar fondos para la recuperación del terreno cuando la explotación concluya.

4) Pre minado

Antes de iniciar el trabajo de explotación en sí, es necesario retirar del terreno la capa

superficial de tierra orgánica (top soil) que permite el crecimiento de vegetación en la

superficie. Esto se hace con equipo pequeño, y deja las condiciones para que en la etapa de

minado se pueda explotar con equipo gigante.

Esta capa se almacena en áreas especiales para ser utilizada posteriormente en los trabajos

de restauración del terreno o cierre de mina, el que ya se viene ejecutando en aquellas

zonas donde ya se dejó de explotar. El trabajo es realizado con equipo y mando de obra

local.

5) Minado

Consiste en la extracción del material que contiene oro y plata. Se

inicia con la perforación del terreno, para hacer unos agujeros que

luego son llenados con material explosivo. Estos, al detonar,

fragmentan la roca y remueven subterráneamente el material

exponiéndolo a la superficie. En esta etapa se aplican los más altos

estándares de cuidado en seguridad.

6) Carguío y acarreo

Las explosiones que se realizan y la posterior remoción de tierra empiezan a formar

grandes huecos en la tierra llamados tajos. Camiones gigantes (que  pueden cargar hasta

250 toneladas de tierra) llevan el mineral extraído del tajo a la pila de lixiviación (o PAD),

que es la estructura donde se acumula el mineral extraído

del cerro para ser lixiviado y así recuperar el oro

existente.

Todos los camiones y las palas están controlados a través

de un sistema computarizado que permite conocer por

satélite su ubicación exacta en todo momento.

7) Proceso de lixiviación en pilas

La pila o PAD de lixiviación es una estructura a manera de pirámide escalonada donde se

acumula el mineral extraído. A este material se le aplica, a través de un sistema de goteo,

una solución cianurada de 50 miligramos por litro de agua,

la cual disuelve el oro. Mediante un sistema de tuberías

colocadas en la base del PAD, la solución disuelta de oro y

cianuro – llamada solución rica – pasa a una poza de

lixiviación o procesos, desde donde se bombea hacia la

planta de procesos.

La base del PAD está recubierta por una geomembrana, que es un material plástico de alta

resistencia que impide el contacto de los químicos con el suelo, cuidando la calidad del

agua.

8) Proceso Gold Mill

Mediante la planta de procesamiento de minerales Gold

Mill (Molino de Oro) se busca procesar el metal que no

puede ser obtenido mediante la lixiviado en pilas. El

oro se recupera en 24 horas, a diferencia del proceso de

lixiviación en pilas que dura casi 60 días.

9) Procesos de planta

Columnas de Carbón

Proceso que permite concentrar la cantidad de oro que hay en la solución rica, para luego

recuperarlo en el proceso Merrill Crowe, el cual se da en dos etapas. La primera es la etapa

de  desorción, en la que haciendo circular una

solución cianurada, se saca el oro atrapado en la

superficie del carbón activado. La segunda etapa es

la de adsorción; en ella se pasa la solución rica (con

el oro en estado líquido) a través de columnas

cargadas con carbón activado, para que el oro sea

atrapado en los poros del carbón.

Merrill Crowe

La solución rica en oro y plata es filtrada y limpiada. Luego se le elimina el oxígeno y se

añade polvo de zinc para precipitar el metal y hacerlo sólido. El producto del Merril Crowe

es el que luego pasa al proceso de Refinería.

La solución pobre, sin oro, es llamada también

Barren. Esta es enviada de nuevo al PAD,

pasando antes por un tanque para agregarle el

cianuro que se consumió durante el proceso. De

esta manera se completa un circuito cerrado

donde la solución utilizada no sale al medio

ambiente, sino que se reutiliza constantemente.

10) Refinería

El oro obtenido en el proceso Merrill Crowe es sometido a operaciones de secado en

hornos de retortas a 650º C. 

La refinación consiste en la separación del oro de otros metales y usualmente atraviesa un

doble proceso.

Primero el oro crudo o impuro se funde agregando cloro que bulle a través del metal fundido en horno de arco eléctrico a 1,200º C para obtener el Doré, que es una barra hecha de una mezcla de oro y plata. Esta operación rinde 99.5% de oro puro que es vaciado en ánodos.

Los ánodos son colocados en una celda electrolítica y con el pasaje de corriente continua el oro se deposita en el cátodo con una pureza del 99.9%.

11) Cierre de la mina y remediación

Después de un número determinado de años (8 a 15, por ejemplo) cuando la mayor parte del oro disponible en la mena se ha extraído, la mina se agota.

Antes las minas agotadas sencillamente eran abandonadas. Hoy los terrenos donde estuvo la mina deben ser restaurados y se verá que éste es un verdadero problema para las generaciones actuales y futuras.

APLICACIONES DEL ORO

El oro y sus muchas aleaciones se emplean bastante en joyería, en relación con el intercambio monetario.

Debido a su relativa rareza, comenzó a usarse como moneda de cambio y como referencia en las transacciones monetarias internacionales. Hoy por hoy, los países emplean reservas de oro puro en lingotes.

Debido a su buena conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, así como una buena combinación de propiedades químicas y físicas, se comenzó a emplear a finales del siglo XX como metal en la industria.

Papel en la Medicina: En la actualidad se le ha dado algunos usos terapéuticos, se emplean como antiinflamatorios en el tratamiento de la artritis reumatoide y otras enfermedades reumáticas

El oro ejerce funciones críticas en comunicaciones, naves espaciales, motores de aviones de reacción y otros muchos productos.

Su alta conductividad eléctrica y resistencia a la oxidación ha permitido un amplio uso como capas delgadas electro-depositadas sobre la superficie de conexiones eléctricas para asegurar una conexión buena, de baja resistencia.

Como la plata, el oro puede formar fuertes amalgamas con el mercurio que a veces se emplea en empastes dentales.

El oro coloidal (nanopartículas de oro) es una solución intensamente coloreada que se está estudiando en muchos laboratorios con fines médicos y biológicos.

El ácido cloroaúrico se emplea en fotografía. Se emplea como recubrimiento de materiales biológicos permitiendo ser visto a través

del microscopio electrónico de barrido (SEM). Se emplea como recubrimiento protector en muchos satélites debido a que es un buen

reflector de la luz infrarroja. Se utiliza para la elaboración de flautas traveseras finas debido a que se calienta con

mayor rapidez que otros materiales facilitando la interpretación del instrumento. El oro se usó en los primeros cables eléctricos en vez del cobre, debido a su gran

conductividad. Sin embargo, fue sustituido por plata debido a los robos que se producían. Asimismo, cambiaron la plata por cobre por los mismos robos.

BIBLIOGRAFÍA

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