Optimización para la extracción de Oro y Plata

ii
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
OPTIMIZACIÓN DE LA EXTRACCIÓN DE ORO Y PLATA EN
MINERALES CON CONTROL DE GRANULOMETRIA Y AIRE
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE ING. QUÍMICO
AUTOR : Br. YPANAQUÉ KUSAKABE, AUGUSTO JONATHAN
ASESOR : ING. NOE COSTILLA SÁNCHEZ
COASESOR: MS. ING. JUAN ANTONIO VEGA GONZÁLES
TRUJILLO – PERÚ
2015
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú.
Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
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ING.ERNESTO WONG LOPEZ
PRESIDENTE
Dr. WILBER LOYOLA CARRANZA
SECRETARIO
Dr. NOÉ COSTILLA SANCHEZ
ASESOR
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DEDICATORIA
A Dios:
Por guiarme e iluminarme en mi vida
universitaria y profesional.
A mis Padres: y hermana
Por ser ejemplo de perseverancia, por su
apoyo incondicional para así lograr mis
objetivos, metas y retos.
A mis Abuelos:
Por sus grandes consejos y por su
paciencia.
Augusto Jonathan.
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INDICE GENERAL
DEDICATORIA ...........................................................................................................ii
RESUMEN .................................................................................................................ix
ABSTRACT.................................................................................................................x
CAPÍTULO I: INTRODUCIÓN
1. Realidad Problemática........................................................................................02
2. Antecedentes.......................................................................................................02
2.1.Marco Teórico .............................................................................................03
2.1.1. Distrito de Salpo ..............................................................................03
2.1.2. Oro ....................................................................................................05
2.1.2.1. Definición...........................................................................05
2.1.2.2. Naturaleza del Oro.............................................................05
2.1.2.3. Características del oro......................................................06
2.1.2.4. Propiedades físico – químicas del oro ............................07
2.1.2.5. Usos y Aplicaciones .........................................................07
2.1.2.6. Minas de oro en el Perú ....................................................09
2.1.3. Plata .................................................................................................10
2.1.3.1. Definición...........................................................................10
2.1.3.2. Naturaleza de la Plata .......................................................10
2.1.3.3. Características de la Plata ..............................................10
2.1.3.4. Propiedades Físicas – Químicas de la Plata...................11
2.1.3.5. Usos y Aplicaciones .........................................................12
2.1.3.6. Minas de Plata en el Perú .................................................14
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2.1.4. Hidrometalurgia ...............................................................................14
2.1.4.1. Lixiviación del Oro y Plata................................................15
2.1.5. Variables en el proceso de cianuración.........................................27
2.1.5.1. Dilución de la Pulpa ..........................................................27
2.1.5.2. Concentración de cianuro ................................................27
2.1.5.3. Alcalinidad protectora.......................................................28
2.1.5.4. Tiempo de cianuración .....................................................29
2.1.5.5. Temperatura.......................................................................30
2.1.6. Precipitación del oro y de la plata ..................................................30
2.1.7. Etapas de proceso de Cianuración ................................................31
3. Problema ...........................................................................................................37
4. Hipótesis ............................................................................................................37
5. Objetivos ...........................................................................................................37
6. Importancia del Problema.................................................................................38
CAPÍTULO II: MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Materiales ........................................................................................................39
2.1.1. Características de la muestra..............................................................39
2.1.2. Análisis granulométrico ......................................................................40
2.1.3. Dosificación de aire .............................................................................40
2.1.4. Reactivos y Materiales.........................................................................40
2.2. Métodos ...........................................................................................................41
2.2.1. Método experimental ...........................................................................41
2.2.2. Procedimiento Experimental............................................................ 44
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v
CAPÍTULO III: RESULTADOS
3. Resultados..........................................................................................................47
CAPÍTULO IV: DISCUSIÓN
4. Discusión............................................................................................................64
CAPITULO V: CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES
5. Conclusiones y Recomendaciones..................................................................66
CAPITULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................68
ANEXO I: Cálculo del porcentaje de sólidos....................................................... 73
ANEXO II: Cálculo del % de Extracción de Oro Ensayada y Calculada, para
cada Granulometría y Dosificación de Aire .......................................74
ANEXO III: Balance Metalúrgico de Oro ................................................................78
ANEXO IV: Parte Experimental del Procesamiento del Mineral
Oxidado de Oro y Plata........................................................................96
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INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Mineras Informales en la Provincia de Otuzco............................................04
Tabla 2: Propiedades Físico-Químicas del ORO......................................................07
Tabla 3: Principales Minas en el Perú ......................................................................09
Tabla 4: Propiedades Físico-Químicas de la Plata...................................................11
Tabla 5: Factores y Niveles para el Diseño Experimental ........................................42
Tabla 6: Diseño Experimental 3*2*4*3 para la % de Recuperación de Oro y Plata de
la muestra de mineral .................................................................................43
Tabla 7: Resultados de los Análisis por Absorción Atómica de extracción del Au en
ppm ............................................................................................................48
Tabla 8: Resultados de los Análisis por Absorción Atómica de extracción del Ag en
ppm ............................................................................................................49
Tabla 9: Resultados de los Análisis por Absorción Atómica en % de extracción de
Au en Malla 100..........................................................................................50
Au en Malla 200..........................................................................................51
Au en Malla 400........................................................................................52
Ag en Malla 100........................................................................................53
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vii
Ag en Malla 200........................................................................................54
Ag en Malla 400........................................................................................55
Tabla 15: Análisis de varianza para plata, utilizando SC ajustada para
Pruebas....................................................................................................59
Tabla 16: Análisis de varianza para plata, utilizando SC ajustada para
Pruebas....................................................................................................63
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Equipos de lixiviación por agitación...........................................................19
Figura 2: Porcentaje de extracción en función del tiempo........................................21
Figura 3: Efecto de la agitación en la velocidad de lixiviación..................................22
Figura 4: Diagrama de bloques del Proceso de Extracción......................................36
Figura 5: Diagrama de bloques que sigue el mineral ..............................................46
Figura 6: Lixiviación por Agitación............................................................................47
Figura 7: Gráfica del efecto principal de la granulometrías para el oro ....................56
Figura 8: Gráfica del efecto principal de la dosificación de aire para el oro .............56
Figura 9: Gráfica del efecto principal del tiempo para el oro ....................................57
Figura 10: Gráfica de interacción Dosificación de Aire y Granulometría para oro....57
Figura 11: Gráfica de interacción Tiempo y Granulometría para plata .....................58
Figura 12: Gráfica de interacción Tiempo y Dosificación de Aire para plata ............58
Figura 13: Gráfica del efecto principal de la granulometrías para el plata................60
Figura 14: Gráfica del efecto principal de la dosificación de aire para el plata.........60
Figura 15: Gráfica del efecto principal del tiempo para el plata................................61
Figura 16: Gráfica de interacción Dosificación de Aire y Granulometría para
Plata.......................................................................................................61
Figura 17: Gráfica de interacción Tiempo y Granulometría para plata .....................62
Figura 18: Gráfica de interacción Tiempo y Dosificación de Aire para plata ............62
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ix
RESUMEN
El presente trabajo de tesis titulado `` Optimización de la extracción de oro y
plata en minerales con control de granulometría y aire”, tuvo por finalidad
encontrar los valores óptimos de las variables influyentes en la extracción de Oro y
Plata.
El trabajo de investigación realizado presenta los variables aire y granulometría.
La variable aire se estudió en dos niveles ausencia y presencia, la variable
granulometría en base a las mallas al %88- #100, %88-#200,88%- #400. Cada
prueba se realizó con 1500 gramos de muestra, velocidad de agitación de 750
rpm, tiempo de agitación de 48 horas en condiciones ambientales y otros
utilizando un compresor de aire.
Los resultados indican que los mayores porcentajes de extracción de oro y plata
fue de: 96,880 de oro y 96,859 de plata
Después de la comparación de los resultados obtenidos en el análisis estadístico,
con un nivel de confianza de 95%, se demuestra que las variables de estudio
influyen significativamente, y que sus interacciones tienen un impacto significativo
en la extracción del mineral.
Augusto J. Ypanaqué Kusakabe
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x
ABSTRACT
The present PhD Thesis Titled `` Optimization of the extraction of gold and silver
ores granulometry and air control", was aimed at the influential variables in the
extraction of gold and silver.
The research work has the variables air and granulometry. The air variable was
studied at two levels absence and presence, the variable granulometry based on
the meshes to % 88 - # 100, %88-#200,88%- #400.. Each test was conducted with
1500 grams of sample, agitation speed of 750 rpm, agitation time 48 hours at
ambient conditions and other using an air compressor.
The results indicate that the highest percentages of extraction of gold and silver
were: 96,880 of gold y 96,859 de silver.
After comparison of the results obtained in the statistical analysis, with a
confidence level of 95%, it shows that the two that the two variables significantly
influence study, and their interactions have a significant impact on the extraction of
mineral
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1
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
El Perú dispone de grandes recursos minerales como: Oro, Plata, Cobre, Plomo
Fierro y Zinc; debiéndose destacar que, los de mayor importancia son el Oro, la
Plata, que son utilizados como fuente generadora de riqueza y principal rubro de
producción minera. La exploración y explotación de minerales se da en todo el
Perú y el concepto de Desarrollo Sostenible está calando progresivamente en la
mentalidad de los ciudadanos, conscientes de la necesidad de combinar el
progreso con el mantenimiento y cuidado del medio ambiente.
Durante las dos últimas décadas ha surgido la necesidad de buscar nuevas
alternativas en los procesos metalúrgicos que puedan servir para la extracción de
oro y plata a los pequeños mineros, cuyas ingresos económicos son limitados, y
poder brindar alternativas de desarrollo en cuanto a procesos de producción que
contribuyan a la pequeña minería del país [4].
Por lo tanto realizaremos la investigación sobre control de aire y granulometría en
la extracción de Oro y Plata para la optimización de su proceso
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2
De acuerdo en los avances en los métodos de recuperación de oro y plata de
minerales hechos en México hemos visto que la oxidación a presión está teniendo
buenos resultados, los cuales son superiores a otro procesos [5].
1. REALIDAD PROBLEMÁTICA
El problema fundamental consiste básicamente en la baja recuperación oro y
plata obtenidos en el proceso convencional de extracción por lo cual se buscan
un nuevo método con el objetivo de optimizar el proceso.
2. ANTECEDENTES
Debido al gran demanda de extracción del oro y plata, se han investigado
diferentes estrategias para incrementar su recuperación se muestran dos
procedimientos, la cianuración oxidante a presión en una etapa y la
recuperación pirometalúrgica con plomo de metales preciosos.
Un equipo de investigadores del departamento de ingeniería de procesos e
hidráulica de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), realizo pruebas
de lixiviación por tiourea electro-oxidada en remplazo del cianuro el cual es
aplicable industrialmente en minerales de baja ley y elevado costo [8].
La oxidación biológica es una vía para tratamiento en la aplicación de la
biolixivacion de minerales refractarios. Sin embargo, este método tiene varias
limitaciones: requiere tiempos de retención muy prolongados (2-6 días), lo que
lleva a altos consumos de energía para la agitación en tanques y a la necesidad
de eliminar el calor producido durante la oxidación
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La oxidación a presión el cual tiene como pretratamiento la cianuración las
siguientes ventajas: elevados porcentajes de extracción de oro y plata de los
concentrados oxidados; altas recuperaciones de oro de los minerales o
concentrados; es selectivo con respecto a impurezas tales como antimonio,
arsénico, plomo y mercurio; ofrece una gran facilidad de manejo y de
tratamiento de las impurezas y, por tanto, menor impacto ambiental.
Una caracterización de minerales auríferos en la zona minera de San Pedro frío
(Bolivia-Colombia), observo una optimización en la extracción de oro de un 40%
al 90% a través de la reducción de la granulometría [9].
De los métodos estudiados se ha observado que se obtuvo mejores resultados
utilizando oxidación a presión y reducción de la granulometría.
2.1.MARCO TEÓRICO
Los metales preciosos tales como el oro y la plata se han usado por miles
de años debido a sus múltiples aplicaciones como son: la moneda, la
fabricación de componentes electrónicos, en la medicina, la fotografía y en
la fabricación de joyerías. Recientemente estos metales han encontrado
una importante aplicación en el espacio y en el campo de la comunicación.
Una nueva aplicación de la plata ha sido desarrollada para la generación de
energía por medio de la Energía solar [6].
2.1.1. DISTRITO DE SALPO
El Distrito de Salpo es uno de los 10 distritos de la Provincia de
Otuzco en el Departamento de La Libertad, fue creado el 24 de
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diciembre de 1847 por el gobierno de Ramón Castilla. Este distrito se
sitúa al noroeste de la Provincia de Otuzco, a una altitud de 3439
m.s.n.m; limita por el este con Mache y Agallpampa, por el oeste con
Poroto y Laredo, por el norte con Otuzco y por el sur con Carabamba.
[20]
Según el último censo nacional, Salpo tiene una población urbana
rural de 7653 habitantes; de las cuales 1490 habitantes pertenecen a
la población urbana y el resto a la población rural, las mismas que se
ubican en un total de 2350 viviendas y con un total de 35
comunidades. [24]
El distrito de Salpo es considerado uno de los distritos mineros más
importantes del departamento de La Libertad; existen minas de Plata,
Oro, Plomo, Antimonio, Carbón de piedra y otros minerales aún sin
explotar; como el cobre y el oro que lamentablemente son explotados
por mineros informales sin respetar los estándares del cuidado del
medio ambiente ni los estándares laborales de ley [25].
Tabla 1: Mineras Informales en la Provincia de Otuzco
FUENTE: Proyecto PERCAN.
PROVINCIA DISTRITO COMUNIDAD
CANT. MINAS
NFORMALES
OTUZCO
Salpo Salpo 560
Huaranchal Huaranchal 30
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Además de la minería, Salpo desarrolla otras actividades económicas
como la ganadería en caseríos donde principalmente hay criadores
de ganado vacuno y ovino; y la agricultura en las partes altas donde
se produce papa, trigo, cebada y algunas menestras. Y la parte del
valle del río Moche donde se siembra yuca, palta, maíz y piña.
El distrito de Salpo también posee destacadas zonas forestales,
donde es posible combinar la forestación con fines ambientales y
económicos en las zonas altas (pino, eucalipto, quinual) y las zonas
bajas (taya, frutales y molle). Las zonas destacadas son San Miguel,
Chanchacap, Sauco, Shulgón, Valle del río Moche y Bellavista [22].
2.1.2. ORO
2.1.2.1. Definición:
Elemento químico, símbolo Au, número atómico 79 y peso
atómico 196.967; es un metal muy denso, blando y de color
amarillo intenso. El oro se clasifica como metal pesado y
noble; en el comercio es el más común de los metales
preciosos. El cobre, la plata y el oro están en el mismo grupo
en la tabla periódica. La fuente del símbolo químico, Au, es
su nombre en latín aurum (amanecer radiante). Hay sólo un
isótopo estable del oro, con número de masa 197 [10].
2.1.2.2. Naturaleza del Oro
Se encuentra libre en la naturaleza en venas de cuarzo (o
filones) y, como pepitas, en las gravas aluviales de las que
se separa mecánicamente.
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En menor proporción puede encontrarse también aleado
naturalmente con la plata, amalgamado con el mercurio, en
minerales como la silvinita, un telururo de plata y oro, (AuAg)
Te2, que se encuentra en Colorado y, a veces, acompaña en
cantidades estimables a la galena y algunas piritas.
Se estima que en los océanos pueden encontrarse unos
9.000 millones de toneladas pero su recuperación es más
costosa que el propio valor del oro ya que la concentración
es del orden de 5 a 250 partes en peso por cada 100
millones de partes de agua [11].
2.1.2.3. Características del oro
 El oro es un elemento metálico que exhibe un color
amarillo en bruto, pero que puede mostrarse negro, rubí
o morado en divisiones finas.
 Es el metal más maleable y dúctil.
 Es un metal muy denso, con un alto punto de fusión,
ebullición y una alta afinidad electrónica.
 Buen conductor del calor y de la electricidad, y no le
afecta el aire ni la mayoría de agentes químicos. [13].
 Alta resistencia a la alteración química por parte del
calor, la humedad y la mayoría de los agentes
corrosivos
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 El oro es un metal que no se oxida lo cual permite que
sea un metal muy duradero, que no pierda su brillo y
que su color sea permanente. [14].
2.1.2.4. Propiedades físico – químicas del oro
Tabla 2: Propiedades Físico-Químicas del ORO
ORO
Resistividad
Eléctrica
0.41 °C cm /w
Conductividad
Eléctrica
45,5 × 106S/m
Capacidad
Calorífica
390 J/KgK
Electronegatividad 19.3
Punto de Ebullición 2970ºC
Punto de Fusión
Densidad del Oro
1063ºC
19.3 g/cm3
Fuente: http://elementos.org.es/oro
2.1.2.5. Usos y Aplicaciones
 El oro puro es demasiado blando para ser usado
normalmente y se endurece aleándolo con plata y cobre. El
oro y sus muchas aleaciones se emplean bastante en
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joyería, fabricación de monedas y como patrón monetario en
muchos países
 El oro ejerce funciones críticas en ordenadores,
comunicaciones, naves espaciales, motores de aviones a
reacción, y otros muchos productos.
 Su alta conductividad eléctrica y resistencia a la oxidación ha
permitido un amplio uso como capas delgadas
electrodepositadas sobre la superficie de conexiones
eléctricas para asegurar una conexión buena, a prueba del
tiempo y 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. También es la
forma empleada como pintura dorada en cerámicas y para
dar un intenso color rojo al vidrio.
 El ácido cloroaúrico se emplea en fotografía.
 El isótopo de oro 198 Au, de una vida media de 2,7 días, se
emplea en algunos tratamientos de cáncer y otras
enfermedades.
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 Se emplea como recubrimiento de materiales biológicos
permitiendo ser visto a través del microscopio electrónico de
barrido.
 Se emplea como recubrimiento protector en muchos satélites
debido a que es un buen reflector de la luz infrarroja [14].
2.1.2.6. Minas de oro en el Perú
El mayor yacimiento es Yanacocha (Cajamarca) propiedad de
New Mont y asociada a la empresa nacional Buenaventura,
Pierina (Ancash) de propiedad de Barrick Gold. y las reservas
auríferas de Chicama y Carabaya[15].
Tabla 3: Principales Minas de Oro en el Perú
Nº Empresa/Inversionista
Proyecto/
Región
Metal
Principal
Inicio de
Operación
Inversión
(US$
millones)
1
Minera Yanacocha
S.R.L/Newmont,Buenaventura(Perú)
Minas
Conga/
Cajamarca
Cobre -
Oro
2015 3500
2 Canteras del Hallazgo(Perú)
Chucapaca/
Moquegua
Oro 2015 700
3
Minera Barrick Misquichilca S.A./ Barrick
Gold Corp. (Canada)
Lagunas
Norte/La
Libertad
Oro 2012 400
4
Minera Yanacocha
S.R.L/Newmont,Buenaventura(USA,Perú)
Chaquicocha/
Cajamarca
Oro Por definir 400
5
La Arena S.A/Ria Alto Mining Limited
(Canada)
La Arena /
La Libertad
Oro-
Cobre
2012 360
6
Hochschild Mining Pic/ International
Minerals(IMZ)(USA)
Inmaculada/
Ayacucho
Oro-
Plata
2013 168
7 Minsur S.A/Grupo Brecia(Perú)
Pucamarca/
Tacna
Oro 2011 90
8
Minera Sulliden Shahuindo/Sulliden Gold
Corp(Canadá)
Shahuindo/
Cajamarca
Oro 2012 90
9
Cía Minera Coimolache
S.A./Newmont/Buenaventura (Usa,Perú)
Tantahuatay/
Cajamarca
Oro 2011 56
Fuente:http://mineriadelperu.com/2011/07/05/ranking-top-proyectos-
de-oro/
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2.1.3. PLATA
2.1.3.1. Definición:
Es un metal de color blanco característico. La plata es el más
blando de todos los metales y el de mayor conductividad
térmica y eléctrica. Como elemento químico tiene número
atómico 47, situado en el grupo 11 de la tabla periódica de los
elementos.
Su símbolo es Ag (procede del latín: argentum, "blanco" o
"brillante"). Es un metal de transición blanco, brillante, blando,
dúctil y maleable. Su resistencia a los agentes corrosivos la
hace idónea para la fabricación de algunos recipientes
especiales o como recubrimiento de otros metales [17].
2.1.3.2. Naturaleza de la Plata
La plata se encuentra nativa, combinada con azufre (argentita, Ag2S)
arsénico, antimonio o cloro (plata córnea, AgCl). El metal se obtiene
principalmente de minas de cobre, cobre-níquel, oro, plomo y plomo-
cinc de Canadá, México, Perú y los EE. UU. La pureza de la plata de
mejor grado contiene al menos 99,9% de plata pudiéndose alcanzar
purezas del 99,999%. El mayor productor mundial es México; según
su Secretaría Económica produjo 6000 toneladas el año 2014 [17].
2.1.3.3. Características de la Plata
 La plata presenta un brillo blanco metálico susceptible al
pulimento.
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 Se mantiene en agua y aire, si bien su superficie se
empaña en presencia de ozono, sulfuro de hidrógeno o aire
con azufre.
 Químicamente la plata no es muy activa.
 Es resistente a la corrosión por el aire, el agua, las bases y
los ácidos diluidos pero se disuelve en nítrico concentrado y
en sulfúrico concentrado y caliente.
 La plata pura también presenta el color más blanco y el
mayor índice de reflexión (aunque refleja mal la radiación
ultravioleta) de todos los metales [19].
2.1.3.4. Propiedades Físicas – Químicas de la Plata
Tabla 4: Propiedades Físico-Químicas de la Plata
PLATA
Resistividad Eléctrica 0.28 °C cm /w
Conductividad Eléctrica 63 × 10^6 S/m
Capacidad Calorífica 234 J/kg K
Electronegatividad 1.93
Punto de Ebullición 2856 °C
Punto de Fusión
Densidad
962ºC°C
10,49 g/cm3
Fuente: http://elementos.org.es/plata
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2.1.3.5. Usos y Aplicaciones
 Todos conocemos el uso de la plata en joyería, en la
decoración y como moneda. Su resistencia a los agentes
corrosivos la hace idónea para el recubrimiento de otros
metales.
 La plata se usa también para fabricar componentes
electrónicos y eléctricos y para cable de semiconductores
de alta velocidad por su buena conductividad.
 Armas blancas o cuerpo a cuerpo, tales como espadas,
lanzas, puñales o puntas de flecha.
 Catalizador en reacciones de oxidación. Ejemplo:
Producción de formaldehído a partir de metanol y aire.
 En algunos usos tradicionales como incrustaciones
decorativas o recubrimiento del vidrio para la fabricación de
espejos ha sido sustituida por el aluminio
 Fotografía, por su sensibilidad a la luz (especialmente el
bromuro y el yoduro, así como el fosfato). El yoduro de
plata se ha utilizado también para producir lluvia artificial.
 Medicina, por su elevado índice de toxicidad, sólo es
aplicable en uso externo. Un ejemplo es el nitrato de plata,
utilizado para eliminar las verrugas.
 Electricidad, los contactos de generadores eléctricos de
locomotoras de ferrocarril Diésel eléctricas llevan contactos
(de aprox. 1 pulgada de espesor) de plata pura; y esas
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máquinas tienen un motor eléctrico en cada rueda o eje. El
motor Diésel mueve el generador de electricidad, y se
deben también agregar los contactos de las llaves o
pulsadores domiciliarios de mejor calidad que no usan sólo
cobre (más económico).
 En Electrónica, por su elevada conductividad es empleada
cada vez más, por ejemplo, en los contactos de circuitos
integrados y teclados de ordenador.
 Fabricación de espejos de gran reflectividad de la luz visible
(los comunes se fabrican con aluminio).
 La plata se ha empleado para fabricar monedas desde 700
a. C., inicialmente con electrum, aleación natural de oro y
plata, y más tarde de plata pura.
 En joyería y platería para fabricar gran variedad de artículos
ornamentales y de uso doméstico cotidiano, y con menor
grado de pureza, en artículos de bisutería.
 En aleaciones para piezas dentales.
 Aleaciones para soldadura, contactos eléctricos y baterías
eléctricas de plata-zinc y plata-cadmio de alta capacidad.
 En la mayoría de competiciones deportivas se entrega una
medalla de plata al subcampeón de la competición
(entregándose una de oro al campeón y una de bronce al
tercer puesto).
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 En el montaje de ordenadores se suele utilizar compuestos
formados principalmente de plata pura para unir la placa del
microprocesador a la base del disipador, y así refrigerar el
procesador, debido a sus propiedades conductoras de calor
[17].
2.1.3.6. Minas de Plata en el Perú.
Este mineral se extrae principalmente en las minas de
Casapalca (Lima), Cerro de Pasco (Pasco), Julcani
(Huancavelica), Huarón (Pasco) [20].
2.1.4. HIDROMETALURGÌA
Por hidrometalurgia se entiende los procesos de lixiviación selectiva
(disolución) de los componentes valiosos de las menas y su
posterior recuperación de la solución por diferentes métodos. El
nombre de hidrometalurgia se refiere al empleo generalizado de
soluciones acuosas como agente de disolución.
La hidro-electrometalurgia comprende el conjunto de procesos de
lixiviación y precipitación por medio de electrólisis, donde los
procesos electroquímicos son precedidos por los procesos
hidrometalúrgicos.
Hay tres principales etapas de los procesos hidrometalúrgicos
 Disolución del componente deseado presente en la fase sólida.
 Concentración y/o purificación de la solución obtenida.
 Precipitación del metal deseado o sus compuestos.
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Los reactivos químicos empleados (agentes lixiviantes) deben
reunir muchas propiedades para poder usarse, por ejemplo: no
deben ser muy caros, deben ser fácilmente recuperables y
deben ser bastante selectivos para disolver determinados
compuestos. Los procesos de lixiviación y purificación de la
solución corresponden a las mismas operaciones que se
practican en el análisis químico, solamente que a escala
industrial [21].
2.1.4.1. Lixiviación del Oro y Plata
El proceso de lixiviación es la etapa fundamental en un
proceso hidrometalúrgico, que involucra la disolución del
metal a recuperar desde una materia prima sólida, en una
solución acuosa mediante la acción de agentes químicos.
Esta transferencia del metal hacia la fase acuosa, permite la
separación del metal contenido en la fase sólida de sus
acompañantes no solubles.
Agentes Disolventes: La selección del agente químico
extractante depende de su disponibilidad, costo, estabilidad
química, selectividad, facilidad de producir y regenerar y
que permite la recuperación de la solución acuosa en forma
económica.
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Métodos de Lixiviación: En la industria se practican varios
métodos para contactar la fase sólida con la solución
acuosa extractante en un espacio confinado [22].
La selección del método de lixiviación depende de:
 Características físicas y químicas de la mena
 Caracterización mineralógica
 Ley de la mena
 Solubilidad del metal útil en la fase acuosa
 La cinética de la disolución
 Magnitud del tratamiento
 Facilidad de operación
 Reservas de mineral
 Capacidad de procesamiento
 Costo de operación y capital
 Rentabilidad.
Los principales métodos de lixiviación son:
 Lixiviación en pilas o montones
 Lixiviación en bateas o tinas
 Lixiviación por agitación.
A) Métodos de Lixiviación
a) Lixiviación en pilas:
Es la técnica de lixiviación más antigua. Se utiliza en la
lixiviación de menas porosas oxidadas, que son apiladas en
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una cancha previamente preparada. Las menas son de mayor
diámetro que los desechos de botaderos. Este método no es
aplicable para sulfuros o menas que ocasionen fuerte
consumo de ácido. En la preparación de la cancha, el piso
debe ser impermeabilizado y contar con una leve pendiente o
inclinación, para permitir la recolección de las soluciones que
son irrigadas al lecho. El volumen del lecho de la pila, tiene un
rango amplio según sea la escala de operación.
b) Lixiviación en batea o percolación:
Esta técnica consiste en contactar un lecho mineral con una
solución acuosa que se inyecta en forma ascendente o
descendente, que percola e inunda la batea o estanque. La
geometría del lecho la establece la batea (rectangular,
cilíndrica), ésta debe contar con un fondo falso filtrante que
permite el drenaje de las soluciones. Los minerales a tratar
por éste método deben presentar una granulometría
intermedia y ciertas características. Este es uno de los
métodos más frecuentemente utilizado en la industria minera.
c) Lixiviación por agitación:
Uno de los mayores esfuerzos que se requiere para la pulpa
lixiviada es la recuperación de la solución rica y la entrega de
un relave con bajo contenido en solución. La lixiviación de la
pulpa, se realiza en una batería de agitadores neumáticos o
mecánicos, donde se efectúa el ataque de los sólidos.
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La lixiviación por agitación se utiliza cuando los minerales
generan un alto contenido de finos en la etapa de chancado, o
cuando el mineral deseado está también diseminado que es
necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la
solución lixiviante. Es también el tipo de técnica que se
emplea para lixiviar calcinas de tostación y concentrados.
Se recurre a la agitación mediante burbujeo o bien a la
agitación mecánica para mantener la pulpa en suspensión
hasta que se logra la disolución completa, siendo el tiempo de
contacto de los sólidos con la solución del orden de horas
comparado con el proceso de lixiviación en pilas que requiere
meses. Los agitadores mecánicos son simplemente
impulsores colocados en el interior del tanque (Fig. 1.1a),
mientras que los tanques agitados con aire son a menudo
tanques de tipo "Pachuca" (Fig. 1.1b).
Ventajas de la lixiviación por agitación:
- Alta extracción del elemento a recuperar.
- Tiempos cortos de procesamiento (horas).
- Proceso continuo que permite una gran automatización.
- Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de
finos.
- Desventajas de la lixiviación por agitación:
- Un mayor costo de inversión y operación.
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- Necesita una etapa de molienda y una etapa de separación
sólido-líquido (espesamiento y filtración) [23].
Figura 1: Equipos de lixiviación por agitación
 Variables del proceso de lixiviación por agitación
El análisis de las variables de la lixiviación por agitación en
sistemas industriales, para la definición y optimización del
proceso, debe necesariamente hacer confluir aspectos
técnicos, operacionales y económicos.
- Granulometría
El grado de molienda debe ser lo suficiente para exponer,
por lo menos parcialmente, la superficie del mineral valioso a
la acción de la solución lixiviante. Depende del tipo de
mineral y de sus características mineralógicas. Deberá
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considerarse un tamaño tal que no contenga un exceso de
gruesos (> 2 mm) que produzca problemas en la agitación
(embancamiento, aumento de la potencia del agitador) y que
por otra parte, no contenga un exceso de finos (menos de
80% < 45 micrones), que dificulten la separación sólido-
líquido posterior de la pulpa lixiviada. Debido a lo anterior, y
además, para disminuir el consumo de energía por concepto
de molienda y los costos de filtración y decantación, la
agitación se deberá tratar de realizarla al mayor tamaño que
la operación lo permita.
- Tiempo de lixiviación
La economía del proceso de lixiviación es función del grado
de disolución o porcentaje de extracción del mineral valioso.
Sin embargo, esto no es tan importante como el tiempo
necesario para una extracción aceptable, es decir la
velocidad de disolución.
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Figura 2: Porcentaje de extracción en función del tiempo.
La figura 2 muestra una curva típica entre estos dos
parámetros. Existe al principio una extracción rápida, que
decrece posteriormente al máximo obtenible para un tamaño
dado de partícula. Esta curva se puede obtener de pruebas
de lixiviación en botellas en el laboratorio.
- Mineralogía del mineral
El tamaño y la disposición de la especie valiosa influye el
grado de molienda necesario para exponer esta especie a la
solución lixiviante. La arcillas son una familia de minerales,
alumino-silicatos, existen en todos las menas y producen
partículas muy finas (algunos micrones). La presencia de
muchas arcillas puede impedir una buena filtración del
relave.
-20
0
20
40
60
80
100
120
%Extracción
Tiempo
Tiempo Límite Económico
Tasa de % de
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- Otras variables
El porcentaje de sólidos se calcula por el peso del mineral en
la pulpa. Por ejemplo, si una pulpa es constituida por 1 Kg de
mineral en 2 Litros de agua, el porcentaje en sólidos estará
dado de la siguiente manera:
La velocidad de agitación debe ser lo suficiente alta para
mantener los sólidos en suspensión, para que no decanten.
Una velocidad de agitación alta tiende a favorecer la cinética
de la reacción, pero tiene un costo energético apreciable
(Fig. 1.3). Favorece también la disolución de gases en la
solución
Figura 3: Efecto de la agitación en la velocidad de lixiviación
VelocidaddeGradode
Lixiviación
Velocidad de Agitación
Límite
Económico
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B) Selección de un Método de Lixiviación
Los distintos métodos de lixiviación que se han visto presentan
condiciones operacionales y de inversión que hacen que su
aplicación sea muy diversa, adaptándose así a diferentes
condiciones y/o exigencias externas de gran variabilidad. Cada
caso, con sus condiciones particulares, requiere de un análisis
técnico-económico propio para la selección del método que
mejor se le acomode.
Sin embargo, respecto de los principales parámetros de
proceso que determinan esas características operacionales
sería como sigue:
1. Tamaño de Partícula
En este caso se tiene un amplio rango de variación,
dependiendo del método de lixiviación que se aplique:
- Botaderos: Tal como sale de la mina.
- Pilas: Chancado, desde secundario a 100% -2”, hasta
terciario a 100% -1/4”, según la porosidad de la roca.
- Bateas: Chancado, normalmente terciario, entre -¾” y
-¼”
- Agitación: Molienda húmeda, desde -# 65a -#200,
similar al producto de una flotación.
2. Aglomeración y Curado
Esta etapa ha pasado a ser un nuevo estándar en la
aplicación de proyectos de lixiviación en pilas, y también lo
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es en las aplicaciones de botaderos y las existentes de
bateas. Lo que normalmente se varía son las
dosificaciones de agua y de ácido, dependiendo del tipo
de minerales que se traten. Así, en el caso de minerales
oxidados, cerca del 70 a 90% del ácido consumido en la
planta se agrega durante el curado. En el caso de los
minerales sulfurados, las cantidades de ácido son
menores, no superando los 5 a 10 kg/ton, que constituye
casi el 100% del consumo global del proceso. En las
lixiviaciones de botaderos, el curado se realiza en realidad
más bien como un pre-acondicionamiento, empapando el
mineral al inicio con soluciones concentradas en ácido de
unos 100-200 g/l y dejándolo reposar a continuación. Para
minerales sulfurados y mixtos, se ha visto la conveniencia
de incluir en el curado entre 5 y 15 g/L de ion férrico.
3. Altura del lecho de Mineral
Está determinada por la permeabilidad (líquida, en el
caso de los oxidados, y también gaseosa, en el caso de
los sulfuros, debido a la necesidad de la presencia de
oxígeno) del mineral, la ley de cabeza, el residual de ácido
en las soluciones que alcanzan las capas inferiores de la
pila y la cinética global de extracción. La presencia de
arcillas, exceso de finos, y la formación de precipitados
(por hidrólisis, por ejemplo) pueden disminuir la
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permeabilidad, resultando en canalizaciones de flujo
preferencial y eventual acumulación de soluciones en la
superficie, restringiendo el acceso uniforme de aire y de
ácido. Las reacciones consumidoras de oxígeno
(lixiviación de sulfuros) se ven afectadas inmediatamente
por estas anomalías en la permeabilidad. En general, la
tendencia es año superar los 8 metros Por cada nueva
capa, incluso en las lixiviaciones de botadero, donde se ha
comprobado el beneficio que presentan las capas más
delgadas.
4. Flujo Específico de Soluciones
Las tasas de riego varían entre 5 y 30 L/(h*m2
),dependien
do del tipo de lixiviación, tamaño de partícula y altura de la
pila. Generalmente se optimiza la combinación flujo
específico, altura de pila, de forma de no diluir demasiado
las soluciones ricas que van a recuperación. Esto puede
también mejorarse sustancialmente usando dos o varias
pasadas de las soluciones a través del mineral, en
contracorriente, para lo cual deben ser recolectadas por
separado en forma de soluciones intermedias. Un caso
especial lo constituye la lixiviación en bateas, donde el
flujo es ascendente o descendente y muy superior al rango
indicado: Hasta 300 L/ (h/m2
).
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5. Ciclo de Lixiviación
También se presentan numerosas situaciones, ya que par
a minerales oxidados en pilas se usan entre 30 y 60 días,
pero si es en botadero lo habitual es que se extiendan por
un año o más. En cambio, para minerales sulfurados
depende más aún de la granulometría y de la mineralogía:
para lixiviación en pilas, con material secundario
chancado, se requieren entre 6 y 9 meses, en cambio, en
un botadero (run of mine o chancado primario), pueden
necesitarse varios años. En tanto, en bateas los ciclos son
de 5 a 12 días. Para lixiviación agitada de óxidos se usa
un promedio de 48 horas, y si se trata de sulfurados (por
ejemplo, concentrados) se necesitan unos 6 a 9 días,
dependiendo mucho de las condiciones de presión y
temperatura.
El Proceso de Lixiviación por Cianuración
Si la plata y el oro se presentan como minerales propios y
libres de ganga terrosa no metálica, el procedimiento
utilizado para la recuperación de ambos metales es la
cianuración.
En este método se aprovecha el poder lixiviante de los
cianuros alcalinos en soluciones diluidas. El método de
cianuración de los minerales de plata difiere muy poco del
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procedimiento empleado para los minerales de oro.
Algunas veces el oro y la plata son tratados en la misma
mena. La plata es soluble en los cianuros alcalinos aunque
más lentamente que el oro. Los haluros de plata se
disuelven con facilidad, los sulfuros se disuelven muy
lentamente y requieren gran exceso de cianuro.
Debido a que el cianuro lixiviante entra a su vez en
muchas reacciones secundarias, se produce un aumento
en la cantidad de cianuro consumido. Por esta razón
muchas veces las menas sulfuradas se preparan
frecuentemente mediante la tostación oxidante o
clorurante [23].
2.1.5. Variables en el proceso de cianuración:
En el proceso de cianuración existen una serie de variables que son
las siguientes:
2.1.5.1. Dilución de la pulpa
Relación de líquido a sólido en la pulpa que debe ser óptima y
permitir un mayor contacto, además ser fácilmente operable.
2.1.5.2. Concentración de cianuro
La concentración de cianuro que se utiliza en la cianuración de
minerales de plata siempre es mayor para los de oro y es una
práctica común mantener una solución entre 0.20 a 0.40% de
NaCN libre. Las pérdidas mecánicas y químicas (por acción de
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los cianicidas) hacen que la concentración de la solución que
se va a utilizar se incremente proporcionalmente a éstas.
Las pérdidas mecánicas de cianuro dependen del tipo de
tratamiento que se emplea, mientras que las pérdidas
químicas están relacionadas aproximadamente con las
siguientes reacciones:
Existen numerosos trabajos sobre concentraciones de cianuro
libre que deben ser empleados en la cianuración, así
Maclaurin señala 0.25% de NaCN, Smart0.10%, White 0.020%
de NaCN en una solución saturada con O2, Bursky
señala0.10%.
Otro factor importante que debe contemplarse es el exceso de
O2 para evitar la precipitación de plata como sulfuro y la
formación de tiocianatos y sulfocianatos que a la postre
significan consumo de cianuro. Otra forma de evitar la
formación de sulfuros de plata es añadir sales de plomo o
mercurio a la solución con los que forman sulfuros de plomo o
mercurio. Para minerales de plata el consumo de cianuro está
entre 1 a 2 kg/Ton y para relaves este consumo suele elevarse
a 2 a 3 kg/Ton.
2.1.5.3. Alcalinidad protectora
Los principales factores por lo cual es importante esta variable
en la cianuración, fundamentalmente cuando se emplea el
óxido de calcio, son los siguientes:
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CN- + H2O = HCN + OH
Evita la pérdida de cianuro por hidrólisis y por acción del CO2
CN- + H2CO3 = HCN + OH-3
Descompone los bicarbonatos presentes en el agua que
posteriormente será empleada en la cianuración.
Neutraliza los compuestos ácidos tales como las sales
férricas, sulfato de magnesio, etc. que acompañan al agua que
es empleada en la cianuración; los compuestos ácidos de la
mena, los compuestos ácidos resultantes de la cianuración.
Ayuda en la sedimentación de partículas finas para la
separación sólido- líquido. Mejora la extracción cuando se
benefician telururos, platas rojas, etc., los que se
descomponen con gran facilidad a mayor alcalinidad (rangos
de pH entre 10 y 10,5)
2.1.5.4. Tiempo de cianuración
El tiempo de cianuración para los minerales de plata es mayor
que el empleado para los minerales de oro, aunque como
dijimos antes podía hasta cierto punto acelerarse mediante:
una aireación constante, una trituración fina de la mena,
usando soluciones de mayor concentración de cianuro que los
empleados para el oro.
El tiempo de cianuración para los minerales de plata por lo
general es mayor que 48 hr, pero esta magnitud es solo
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referencial, puesto que está sujeto a la regulación de otras
variables.
2.1.5.5. Temperatura
Incrementando la temperatura se espera incrementar la
disolución del oro y de la plata, por otro lado a mayor
temperatura disminuye el contenido de O2 en la solución.
Experimentalmente se ha encontrado que la máxima
temperatura permisible es 85ºC la energía de activación de la
disolución de la plata está en 2 a 5 Kcal/mol que es un valor
típico para un proceso controlado por difusión [21].
2.1.6. Precipitación del oro y de la plata
Principalmente el oro se recupera a partir de sus soluciones ricas
clarificadas por precipitación con polvo de zinc. La efectividad del zinc
es mejorada por la desaereación o en un sistema de vacío de la
solución previo a la adición de zinc tal como se practica en el sistema
de Merrill Crowe.
La precipitación del oro por el agregado del zinc a las soluciones ricas
que lo contienen es fundamentalmente un proceso de cementación,
realizado por una reacción ánodo-cátodo en el que también resulta en
una disolución del zinc. Al adicionar sales de plomo soluble, en
algunos casos mejora la reacción y favorece las condiciones
electroquímicas de la reacción. La remoción de oxígeno bajo
condiciones de vacío disminuye la tendencia del oro a redisolverse en
cianuro y corta la disolución oxidante del zinc en el cianuro.
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El aluminio en polvo también es un precipitante efectivo para el oro a
partir de soluciones desaereadas de cianuro. Los valores de oro y
plata en soluciones cianuradas son exitosamente recuperadas
comercialmente por adsorción en carbón activado granular. Los iones
calcio presentes en las soluciones cianuradas, favorecen la adsorción
del complejo aurocianuro, mientras que los iones sodio inhiben la
adsorción, particularmente sobre pH 10.
Una operación típica de desorción a partir del carbón activado se
realiza en una solución conteniendo 1% de NaOH, 0,1% de NaCN a
temperaturas cercanas a la de ebullición (80°C), para carbones
típicamente cargados con 200 a 600 onzas de oro y plata combinados
por tonelada corta de carbón. La desorción toma de 40 a 60 horas.
Las soluciones cargadas son electrolizadas para recuperar el oro y la
plata en cátodos de acero. El carbón generalmente es reusado,
después de reactivaciones periódicas por tratamiento térmico a 600°C.
Una temperatura elevada de 160°C, disminuye el tiempo de desorción
de 4 a 6 horas, también una mezcla acuosa de cianuro - soda cáustica
- etanol o metanol a 60 a 80°C [21].
2.1.7. Etapas de proceso de Cianuración
El proceso hidrometalúrgico más utilizado en la recuperación del oro y
plata de sus menas, es aquel en donde ambos son disuelto mediante
soluciones alcalinas cianuradas, en presencia de oxígeno en cual
pasa por las siguientes etapas:
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 Molienda:
El material a lixiviar se muele hasta un tamaño que optimice la
recuperación del oro y plata, los costos de reducción del mineral
generalmente entre 80%<150µm y 80% <45µm. En algunos casos,
el mineral total se muele hasta un 80% <20 a 25µm para un
procesamiento óptimo, ya sea mediante un pre-tratamiento oxidante
y/o mediante la lixiviación. La lixiviación por agitación pocas veces
es aplicada al material en tamaños más gruesos que 150µm
aproximadamente, ya que se vuelve cada vez más difícil mantener
los sólidos gruesos en suspensión y el incremento de la velocidad
de abrasión [2].
El mineral de mina debe ser reducido de tamaño hasta alcanzar una
granulometría que permita a la solución lixiviante alcanzar el metal
valioso y llevarlo a solución. La granulometría óptima se consigue,
mediante la aplicación de molienda en molinos de bolas.
 Lixiviación:
Posteriormente comienza la lixiviación del mineral, pues es práctica
común agregar al molino cianuro de sodio y cal; esto es para que
en la medida que la partícula se quiebre y deje expuesta la
superficie fresca del mineral, la solución comience a actuar y a
disolver a este último dependiendo de la composición del mineral,
en esta etapa, se puede alcanzar un porcentaje importante en la
disolución de este metal .El resto del oro no disuelto aun, es
lixiviado en una serie de tanques agitadores, cuyo volumen es
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determinado en función del tiempo de residencia, obtenido
previamente en ensayos de laboratorio. La agitación puede ser
mecánica.
 Decantación en Contra Corriente:
Luego se realiza el proceso denominado CCD (counter current
decantation) o decantación en contra corriente, la solución con oro y
plata es separada del sólido por decantación y por sucesivos
lavados de la pulpa en contracorriente y finalmente es filtrada. La
torta que sale de los filtros, presenta aproximadamente un
10% de humedad. Esta humedad, no es otra cosa más que
solución con algo de mineral disuelto, que será enviado junto con
los sólidos, previa destrucción del cianuro, al dique de colas.
 Clarificación y Desoxigenación:
Finalmente la solución rica es clarificada, desoxigenada, y el
mineral precipitado con polvo de zinc muy fino, de alta pureza y
doblemente sublimado. El precipitado Zn-Au-Ag, es separado de la
solución mediante filtros de presión, luego es secado y enviado a
fundición, en donde se obtiene un bullion (Ag, Zn, Au), factible de
enviar a refinación. La solución con mineral disuelto regresa al
circuito de lixiviación.
El oro y plata que por alguna razón (normalmente falta de molienda)
quedo ocluido dentro de la partícula de mineral, más algunas
partículas que no tuvieron suficiente tiempo de contacto con la
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solución (partículas gruesa), más el oro y plata disuelto contenido
en solución acompañan a los sólidos hacia el dique de colas,
constituyen las pérdidas del proceso y éstas estarán reflejadas en el
valor de la recuperación final del mineral [3].
Ventajas de la oxidación a presión el cual tiene como pre-
tratamiento a la cianuración sobre proceso de tostación:
Elevados porcentajes de extracción de oro y plata de los
concentrados oxidados.
Es selectivo con respecto a impurezas tales como antimonio,
arsénico, plomo y mercurio.
Ofrece una gran facilidad de manejo y de tratamiento de las
impurezas y por tanto, menor impacto ambiental.
Rutas de Extracción de Minerales (Medio Alcalino Y Medio
Ácido)
Este procedimiento se puede llevar a cabo tanto en medio alcalino
como en medio ácido; sin embargo, éste último ha sido el más
desarrollado para las aplicaciones comerciales.
En proceso alcalino los contenidos de azufre y arsénico se
solubilizan completamente como sales de sulfatos de sodio y
arseniatos, mientras el hierro se obtiene como un residuo de Fe2O3.
Las ventajas de esta ruta son el empleo de menores temperaturas
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de oxidación y la aparición de menos problemas de corrosión en
las autoclaves.
Por lo cual se determina que la oxidación a presión es un elemento
importante en la disolución del oro y plata (aeración de la pulpa);
siendo de oxígeno utilizado en este proceso de cianuración [1].
 Beneficios de la Oxidación a Presión
El oxígeno, esencial para la disolución del oro y plata, es
introducido en la solución de cianuro mediante la inyección directa
de este al tanque solución de cabeza, por irrigación en forma de
lluvia y por bombeo de la solución recirculante [7].
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Figura 4: Diagrama de Bloques del Proceso de Extracción
Fabricación
Distribución
Residuo
Extracción de Mineral
Preconcentracción
Lixiviacción
Tratamiento de Solución
Obtención de Mineral
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3. PROBLEMA
¿Es posible Optimizar con control de la Granulometría y de Aire la extracción
de Oro y Plata en minerales?
4. HIPOTESIS
Sí, es posible la optimizar la extracción de Oro y Plata de minerales con
control de la Granulometría y Aire, obteniendo una mejoría en el tiempo de
extracción superior al 50%.
5. OBJETIVOS
Objetivo General:
 Optimizar el tiempo de extracción de plata y oro con control de aire y la
granulometría.
Objetivos Específicos:
 Determinación del uso de aire como agente catalítico en la disolución de oro
y plata.
 Determinación de la granulometría óptima para aumentar la recuperación
de oro y plata.
 Realizar el balance metalúrgico mediante el análisis de gráficos: Extracción
de Oro vs tiempo y Extracción de Plata vs tiempo
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6. IMPORTANCIA DEL PROBLEMA:
La importancia radica en poder contribuir en la actividad de la pequeña mineral
en contralar el uso de cianuro y mejorar su porcentaje de extracción de
mineral.
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CAPÍTULO II
MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. MATERIALES
Para llevar a cabo este proyecto de tesis se utilizó lo siguiente:
- Equipos e instrumentación de laboratorio químico y metalúrgico.
- Mineral oxidado de Oro y Plata.
- Reactivos
2.1.1. Características de la muestra:
La muestra de estudio es un mineral oxidado de Oro y Plata
proveniente del distrito de Salpo- La Libertad. Se analizaron los
diferentes procesos que pasa la muestra para lixiviar y recuperar el
cobre. La muestra pesa 50 Kg y tiene una ley de Au de 6.55 gr. de Oro
y 68.45 gr. de Plata
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2.1.2 Análisis granulométrico:
Según antecedentes bibliográficos para este tipo de mineral se usó la
malla #100, #200 y #400 a este número de malla es más fácil de
trabajar.
2.1.3. Dosificación de aire :
Se trabajó en un compresor de aire el cual insuflaba a una presión de
750 rpm del cual se tomaba 4 controles en un periodo de dos días
2.1.4. Reactivos y Materiales
A. Reactivos:
 01 Kg. NaCN(Grado Técnico)
 01 Kg. NaOH(Grado Técnico)
 01 L.AgNO3(Grado Técnico)
 01 L.Rodamina
B. Materiales, instrumentos y equipos
Bienes Disponibles:
- Chancadora de mandíbulas 2” x 4”.
- Malla #100, #200,#400
- Banco de celdas de agitación.
- 04 embudos
- Balanza analítica
- pH metro
- 02 Soportes universal
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Bienes No Disponibles
- 06 vasos de precipitación de 600 mL.
- 02 vasos de precipitación de 200 mL.
- 04 fiolas de 500 mL.
- 01 fiola de 1 L.
- 02 Probetas de 25 mL.
- 01 varilla de agitación de vidrio.
- 01 pizeta de 250 mL.
- Frascos de vidrio para muestras.
- Papel filtro
2.2. Métodos
2.2.1 Método experimental
A) Diseño Experimental:
Para el desarrollo del trabajo de investigación se planteó utilizar
el diseño factorial con el fin de obtener información respecto al
problema planteado.
Los factores y niveles así como el diseño factorial, variables
independientes: Granulometría, dosificación de aire, tiempoy
variable dependiente: % de Extracción de Au y Ag.
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Tabla 5: Factores y Niveles para el Diseño Experimental
Factores Niveles
A. Granulometría #100
#200
#400
B. Aire Con aire
Sin Aire
C. Tiempo 12
24
36
48
Fuente: Realizado por el investigador
EL número de pruebas experimentales de determinó de la
siguiente manera:
Factores = 3
Niveles = 3, 2,4
Repeticiones = 3*2*4*3
N° de Pruebas: 72
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43
Tabla 6: Diseño Experimental 3*2*4*3 para la % de Recuperación de Oro y Plata
de la muestra de mineral
Aire Tiempo
Granulometría
#100 #200 #400
Dosificacióndeaire(c)
12 h.
#100C12 h. #200C12 h. #400C12 h.
#100C12 h. #200C12 h. #400C12 h.
#100C12 h. #200C12 h. #400C12 h.
24 h.
#100C24 h. #200C24 h. #400C24 h.
#100C24 h. #200C24 h. #400C24 h.
#100C24 h. #200C24 h. #400C24 h.
36 h.
#100C36 h. #200C36h. #400C36 h.
#100C36 h. #200C36h. #400C36 h.
#100C36 h. #200C36h. #400C36 h.
48 h.
#100C48 h. #200C48 h. #400C48 h.
#100C48 h. #200C48 h. #400C48 h.
#100C48 h. #200C48 h. #400C48 h.
SinDosificacióndeaire(sc)
12 h.
#100SC12 h. #200SC12 h. #400SC12 h.
#100SC12 h. #200SC12 h. #400SC12 h.
#100SC12 h. #200SC12 h. #400SC12 h.
24 h.
#100SC24 h. #200SC24 h. #400SC24 h.
#100SC24 h. #200SC24 h. #400SC24 h.
#100SC24 h. #200SC24 h. #400SC24 h.
36 h.
#100SC36 h. #200SC36h. #400SC36 h.
#100SC36 h. #200SC36h. #400SC36 h.
#100SC36 h. #200SC36h. #400SC36 h.
48 h.
#100SC48 h. #200SC48 h. #400SC48 h.
#100SC48 h. #200SC48 h. #400SC48 h.
#100SC48 h. #200SC48 h. #400SC48 h.
Fuente: Realizada por el Investigador
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44
B) Equipo experimental
En este proyecto de investigación se aplicó la prueba de
lixiviación por agitación mecánica en un banco de celdas,
adicionando soda caustica para regular el pH en un rango de 10-
11. El tiempo de lixiviación fue de 48 horas.
2.2.2. Procedimiento Experimental
a) Análisis químico del mineral: Se hizo el análisis químico
completo del mineral antes de iniciar las pruebas.
b) Preparación de la muestra
- Se colocó los 50 Kg de mineral oxidado de oro y plata en
bandejas
- Se llevó el mineral a chancado.
- El mineral fue homogeneizado.
- Luego se llevó el mineral al cuarteador Jones y se extrajo
aproximadamente 21Kg de muestra.
- Se pasó por el tamiz, malla #100, #200,400, obteniendo 88%
pasante del mineral.
- Se cuarteó el mineral y se obtuvieron 12 muestras de 1.5 kg.
,4 muestras para cada tipo de malla.
c) Preparación de la solución de hidróxido de sodio
Se diluyo 100 gr. de NaOH en una solución de 250 ml utilizando
entre 5ml a 7ml para regularizar el pH entre 10-11.
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45
d) Preparación de la solución de Nitrato de Plata de 2gr/L
Se diluyo 2 gr de Nitrato de Plata en un litro de Agua destilada
e) Agitación en bancos de celdas
- El banco de celdas tuvo compartimientos para hacer 04 pruebas
de lixiviación a la vez, por lo tanto en 04 celda de 4 L se agregó
en cada uno, 1.5 Kg. de mineral y 3 L. de Agua.
- Para regular el pH se usó determinadas cantidades de soda
caustica.
- Lixiviar en el banco de celdas a temperatura de ambiente por un
tiempo de 48 horas a 750 rpm.
- Se realizó el control de cianuro mediante pruebas en botella
f) Filtrado de las muestras:
- Se Filtró cuidadosamente cada muestra lixiviada, tomándose
registros cada 12h, luego se analizó el contenido de oro y plata
por absorción atómica
- Los relaves fueron analizaron por ensayo al fuego para hacer
el balance metalúrgico y verificar el porcentaje de recuperación
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46
Figura 5: Diagrama de bloques que sigue el mineral
CUARTEO
PESADO DE
MUESTRA
PREPARACION DE
SOLUCION DE
HIDROXIDO DE SODIO
Y NITRATO DE PLATA
LIXIVIAR CONTROL DEL pH Y
CONCENTRATRACCION
DE CIANURO
ANÁLISIS DE
LA SOLUCION
RICA
ANÁLISIS DE
RELAVES
ANÁLISIS
QUIMICO
MINERAL CHANCADO
PASAR POR
MALLA -
#100, #200,
#400
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47
CAPÍTULO III
RESULTADOS
3. RESULTADOS
Después de haber realizado las pruebas experimentales de lixiviación del
mineral oxidado de oro y plata, de acuerdo al método y procedimiento
experimental, se obtuvo la granulometría y dosificación de aire óptima para el
mayor % extracción de oro y plata.
Figura 6: Lixiviación por Agitación
AGITADOR
1
AGITADOR
2
AGITADOR
4
AGITADOR
3
DOSIFICADOR
DE AIRE
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48
Tabla 7: Resultados de los Análisis por Absorción Atómica de extracción del Au
en ppm
Fuente: Reportes del Laboratorio de la Lasasi.sac
Aire Tiempo
Granulometría
#100 #200 #400
Dosificacióndeaire(1=Conaire&2=Sinaire)
12 h.(1)
1.033 1.41 1.682
1.093 1.542 1.674
1.078 1.49 1.7
24 h.(1)
1.293 1.673 1.874
1.452 1.598 1.946
1.37 1.693 1.912
36 h.(1)
1.531 1.901 2.67
1.632 2.14 2.5
1.668 1.988 2.75
48 h.(1)
2.156 2.691 3.050
2.171 2.456 3.070
2.193 2.534 3.02
12 h.(2)
0.766 1.121 1.346
0.722 1.264 1.441
0.756 1.341 1.551
24 h.(2)
0.887 1.298 1.674
0.898 1.334 1.567
0.88 1.354 1.69
36 h.(2)
1.064 1.531 2.241
1.114 1.644 2.238
1.134 1.456 2.301
48 h.(2)
1.26 1.933 2.7632
1.23 2.14 2.812
1.21 2.08 2.743
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49
Tabla 8: Resultados de los Análisis por Absorción Atómica de la extracción de
Ag en ppm
Aire Tiempo
Granulometría
#100 #200 #400Dosificacióndeaire(1=Conaire&2=Sinaire)
12 h. (1)
7.656 11.772 17.324
6.647 10.801 17.496
7.080 11.350 17.520
24 h. (1)
12.988 13.734 20.531
12.777 14.076 21.428
13.060 13.524 21.110
36 h. (1)
15.309 18.810 28.205
15.892 19.906 28.011
15.550 19.220 27.802
48 h. (1)
18.810 23.322 31.944
20.196 22.349 31.617
19.460 22.880 32.120
12 h. (2)
2.836 10.069 12.564
2.398 9.631 10.967
2.561 10.171 11.865
24 h. (2)
5.951 13.800 17.852
5.543 13.374 18.424
5.623 13.689 17.990
36 h. (2)
8.304 16.768 22.510
8.762 16.648 23.445
8.501 16.840 22.950
48 h. (2)
14.565 18.166 24.570
14.499 18.045 24.945
14.389 18.214 24.794
Fuente: Reportes del Laboratorio de la Lasasi.sac
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Au en Malla 100
Observación Datos G T D
1 38.325 100 12 1
2 40.344 100 12 1
3 39.568 100 12 1
4 47.971 100 24 1
5 53.595 100 24 1
6 50.286 100 24 1
7 56.801 100 36 1
8 60.239 100 36 1
9 61.224 100 36 1
10 79.989 100 48 1
11 80.134 100 48 1
12 80.494 100 48 1
13 33.974 100 12 2
14 32.310 100 12 2
15 33.901 100 12 2
16 39.341 100 24 2
17 40.186 100 24 2
18 39.462 100 24 2
19 47.191 100 36 2
20 49.852 100 36 2
21 50.852 100 36 2
22 55.884 100 48 2
23 55.043 100 48 2
24 54.260 100 48 2
Leyenda:
G: Granulometrías
T: Tiempo
D: Dosificación de Aire
1: Con Aire
2: Sin Aire
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51
Au en Malla 200
25 47.422 200 12 1
26 53.953 200 12 1
27 51.520 200 12 1
28 56.267 200 24 1
29 55.913 200 24 1
30 58.539 200 24 1
31 63.935 200 36 1
32 74.877 200 36 1
33 68.739 200 36 1
34 90.504 200 48 1
35 85.933 200 48 1
36 87.619 200 48 1
37 39.551 200 12 2
38 38.818 200 12 2
39 38.816 200 12 2
40 50.282 200 24 2
41 49.601 200 24 2
42 50.824 200 24 2
43 59.308 200 36 2
44 61.128 200 36 2
45 54.653 200 36 2
46 74.880 200 48 2
47 79.570 200 48 2
48 78.075 200 48 2
Leyenda:
G: Granulometrías
T: Tiempo
1: Con Aire
2: Sin Aire
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52
Au en Malla 400
49 53.240 400 12 1
50 52.826 400 12 1
51 54.083 400 12 1
52 59.318 400 24 1
53 61.410 400 24 1
54 60.827 400 24 1
55 84.513 400 36 1
56 78.893 400 36 1
57 87.487 400 36 1
58 96.541 400 48 1
59 96.880 400 48 1
60 96.076 400 48 1
61 44.707 400 12 2
62 47.406 400 12 2
63 51.693 400 12 2
64 55.602 400 24 2
65 51.551 400 24 2
66 56.326 400 24 2
67 74.435 400 36 2
68 73.626 400 36 2
69 76.690 400 36 2
70 91.779 400 48 2
71 92.509 400 48 2
72 91.421 400 48 2
Leyenda:
G: Granulometrías
T: Tiempo
1: Con Aire
2: Sin Aire
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53
Ag en Malla 100
1 28.938 100 12 1
2 24.476 100 12 1
3 26.47 100 12 1
4 49.089 100 24 1
5 47.048 100 24 1
6 48.827 100 24 1
7 57.862 100 36 1
8 58.517 100 36 1
9 58.136 100 36 1
10 71.092 100 48 1
11 74.364 100 48 1
12 72.754 100 48 1
13 11.659 100 12 2
14 9.881 100 12 2
15 10.558 100 12 2
16 24.465 100 24 2
17 22.838 100 24 2
18 23.18 100 24 2
19 34.138 100 36 2
20 36.102 100 36 2
21 35.045 100 36 2
22 59.88 100 48 2
23 59.745 100 48 2
24 59.317 100 48 2
Leyenda:
G: Granulometrías
T: Tiempo
1: Con Aire
2: Sin Aire
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54
Tabla 13: Resultados de los Análisis por Absorción Atómica en % de extracción
de Ag en Malla 200
25 40.975 200 12 1
26 38.214 200 12 1
27 39.802 200 12 1
28 47.802 200 24 1
29 49.803 200 24 1
30 47.426 200 24 1
31 65.469 200 36 1
32 70.426 200 36 1
33 67.401 200 36 1
34 81.175 200 48 1
35 79.072 200 48 1
36 80.236 200 48 1
37 38.491 200 12 2
38 36.914 200 12 2
39 38.902 200 12 2
40 52.755 200 24 2
41 51.261 200 24 2
42 52.358 200 24 2
43 64.102 200 36 2
44 63.809 200 36 2
45 64.410 200 36 2
46 69.444 200 48 2
47 69.165 200 48 2
48 69.665 200 48 2
Leyenda:
G: Granulometrías
T: Tiempo
1: Con Aire
2: Sin Aire
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55
Ag en Malla 400
49 52.402 400 12 1
50 53.170 400 12 1
51 52.832 400 12 1
52 62.105 400 24 1
53 65.116 400 24 1
54 63.658 400 24 1
55 85.317 400 36 1
56 85.123 400 36 1
57 83.838 400 36 1
58 96.626 400 48 1
59 96.080 400 48 1
60 96.859 400 48 1
61 42.815 400 12 2
62 37.106 400 12 2
63 40.301 400 12 2
64 60.836 400 24 2
65 62.339 400 24 2
66 61.105 400 24 2
67 76.709 400 36 2
68 79.326 400 36 2
69 77.953 400 36 2
70 83.728 400 48 2
71 84.401 400 48 2
72 84.217 400 48 2
Leyenda:
G: Granulometrías
T: Tiempo
1: Con Aire
2: Sin Aire
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56
Figura 7: Gráfica del efecto de la Granulometría para el oro
Figura 8: Gráfica del efecto de la Dosificación de aire para el oro
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
0 100 200 300 400 500
MediadelaExtracción(%)
Granulometría(malla)
Granulometría vs Media E.
58.000
58.500
59.000
59.500
60.000
60.500
61.000
61.500
62.000
62.500
63.000
63.500
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Dosificación de aire(1=con aire,2=sin aire)
Dosificación de Aire vs
Media E.
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57
Figura 9: Gráfica del efectos del tiempo para el oro
Figura 10: Gráfica de interacción Dosificación de Aire y Granulometría para oro
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
0 20 40 60
Tiempo( h)
Tiempo vs Media E.
40.000
45.000
50.000
55.000
60.000
65.000
70.000
75.000
80.000
0 1 2 3
Granulometría(%deExtracción)
Dosificación de aire (1= con aire,2= sin aire)
Malla 100
Malla 200
Malla 400
Granulometría
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58
Figura 11: Gráfica de interacción Tiempo y Granulometría para oro
Figura 12: Gráfica de interacción Tiempo y Dosificación de Aire para oro
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
0 20 40 60
Tiempo (h)
Malla
100
Malla
200
Malla
400
Tiempo vs Granulometría
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
0 20 40 60
Dosificacióndeaire(%de
Extracción)
Tiempo (h)
1
2
Tiempo vs Dosificación de Aire
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59
Tabla 15: Análisis de varianza para oro, utilizando SC ajustada para pruebas
Fuente GL SC Sec.
SC
Ajust.
CM
Ajust. F P
G 2 4581.37 4581.37 2290.68 428.61 0.000
D 1 1708.97 1708.97 1708.97 319.77 0.000
T 3 14623.67 146523.7 4874.56 912.09 0.000
G*D 2 141.82 141.82 70.91 13.27 0.000
G*T 6 546.24 546.24 91.04 17.23 0.000
D*T 3 93.56 93.56 31.19 5.84 0.002
G*D*T 6 257.14 257.14 42.86 8.02 0.000
Error 48 256.53 256.53 5.34 ------------ ------------
Total 71 22209.3 ---------- ------------ ------------ ------------
Todos los factores y combinaciones son estadísticamente significativos.(p<0.05)
S = 2.31180 R-cuad. = 98.84% R-cuad.(ajustado) = 98.29%
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60
Figura 13: Gráfica del efecto de la Granulometría para el Plata
Figura 14: Gráfica del efectos de la Dosificación de aire para el Plata
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
0 100 200 300 400 500
Granulometría(malla)
Granulometría vs Media E.
53.000
54.000
55.000
56.000
57.000
58.000
59.000
60.000
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Dosificación de aire(1=con aire,2=sin aire)
Media E.
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61
Figura 15: Gráfica del efectos del tiempo para el Plata
Figura 16: Gráfica de interacción Dosificación de Aire y Granulometría para
Plata
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
0 20 40 60
Tiempo( h)
Tiempo vs Media E.
30.000
35.000
40.000
45.000
50.000
55.000
60.000
65.000
70.000
75.000
80.000
0 1 2 3
Dosificación de aire (1=con aire,2=sin aire)
Malla 100
Malla 200
Malla 400
Granulometría
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62
Figura 17: Gráfica de interacción Tiempo y Granulometría para Plata
Figura 18: Gráfica de interacción Tiempo y Dosificación de Aire para Plata
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
100.000
0 20 40 60
Tiempo (h)
Malla
100
Malla
200
Malla
400
Tiempo vs Granulometría
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 20 40 60
Dosificacióndeaire(%de
Extracción)
Tiempo (h)
1
2
Tiempo vs Dosificación de Aire
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63
Tabla 16: Análisis de varianza para plata, utilizando SC ajustada para pruebas
Fuente GL SC Sec.
SC
Ajust.
CM
Ajust. F P
G 2 9655.3 9655.3 4827.7 3029 0.000
D 1 1897.1 1897.1 1897.1 1190.28 0.000
T 3 18287.2 18287.2 6095.7 3824.63 0.000
G*D 2 813.4 813.4 406.7 255.16 0.000
G*T 6 379.4 379.4 63.3 39.71 0.000
D*T 3 47.1 47.1 15.7 9.85 0.000
G*D*T 6 371.2 371.2 61.9 38.82 0.000
Error 48 76.5 76.5 1.6 ------------ ------------
Total 71 31527.2 ---------- ------------ ------------ ------------
Todos los factores y combinaciones son estadísticamente significativos.(p<0.05)
S = 1.26246 R-cuad. = 99.76% R-cuad.(ajustado) = 99.64%
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64
CAPÍTULO IV
DISCUSIÓN
1. En la figura 7, 8, 9 se presenta las relaciones entre la media porcentual de
la extracción y la granulometría (G) malla; la media porcentual de la
extracción y la dosificación de aire (D); la media porcentual de la extracción
y el tiempo (T) h. donde se observa que a mayor granulometría, dosificación
de aire y tiempo se obtendrá una mayor extracción de oro.
2. En la figura 10, 11, 12 se observa la interacción entre las medias
porcentuales según las siguientes interacciones en oro: dosificación de aire
(D) y granulometría (% de extracción); tiempo (T) h y granulometría (% de
extracción), tiempo (T) h y dosificación de aire (% de extracción), donde se
obtiene mayor extracción: Malla # 400 con Dosificación de aire, Malla # 400
en un tiempo de 48 horas y dosificación de aire en tiempo de 48 horas.
3. En la figura 13, 14, 15 se presenta las relaciones entre la media porcentual
de la extracción y la granulometría (G) malla; la media porcentual de la
extracción y la dosificación de aire (D); la media porcentual de la extracción
y el tiempo (T) h. donde se observa que a mayor granulometría, dosificación
de aire y tiempo se obtendrá una mayor extracción de plata.
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65
4. En la figura 16, 17, 18 se observa la interacción entre las medias
porcentuales según las siguientes interacciones en plata: dosificación de
aire (D) y granulometría (% de extracción); tiempo (T) h y granulometría (%
de extracción), tiempo (T) h y dosificación de aire (% de extracción), donde
se obtiene mayor extracción: Malla # 400 con Dosificación de aire, Malla #
400 en un tiempo de 48 horas y dosificación de aire en tiempo de 48 horas.
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