Lixiviación

Lixiviación

En el contexto de la hidrometalurgia, se conoce a la lixiviación como la disolución del metal o de un mineral que lo contenga, en una solución diluida, generalmente de cianuro. La reacción es la disolución de oro en una solución acuosa, que requiere tanto un complejante como un oxidante para lograr velocidades de lixiviación aceptables. La comprensión de este fenómeno sólo se vino a tener claridad con la investigación de Thompson (1947). En la cual se pudo demostrar gráficamente el proceso de corrosión.

Se sabe que el simple hecho de la solubilidad del oro en soluciones de cianuro se conocía muchos años antes de que MacArthur se interesara por el proceso. Hay cierta evidencia de que los egipcios conocían el ácido cianhídrico, ya que lo usaban para eliminar a los culpables de divulgar misterios sacerdotales sagrados. La primera evidencia de la solubilidad del oro metálico en soluciones de cianuro se encuentra en la patente británica 8447 de 1840 para hacer baños de oro mediante el uso de un óxido de oro u oro metálico disuelto en cianuro de potasio mediado por una corriente galvánica. La literatura sobre el tema pronto se hizo muy extensa, pero el conocimiento del proceso no era claramente útil para ser usada en el campo metalúrgico (Habashi, 1966a, 1966b, 1987).

Los alquimistas, impulsados por la codicia y la curiosidad, no lograron producir oro a partir de metales baratos, pero de esta forma se inició y mucho se avanzó en el conocimiento químico. El descubrimiento de agua regia por el alquimista árabe Jabir Ibn Hayyan en el siglo VI introdujo una tecnología química para la extracción de oro de sus minerales. La solubilidad del oro en una solución acuosa de cianuro de potasio fue conocida por los alquimistas del siglo XVIII. J. W. Mellor (1923) menciona específicamente que Scheele, en 1783, y Bagraton, en 1843, observaron que las soluciones acuosas de cianuro alcalino podrían disolver el oro. El cianuro de potasio se usó principalmente para preparar el electrolito necesario para galvanoplastia de oro y plata mediante el proceso de Elkington, patentado en 1840. En 1774 el cloro fue descubierto por C. W. Scheele, quien señaló que podía disolver todos los metales, incluido el oro y K. F. Plattner aplicó por primera vez la cloración para la recuperación de oro de minerales en 1851. Los alquimistas conocían la aparente transmutación del hierro en cobre, por la cual el cobre precipitaba de su solución en presencia de hierro. Este principio fue utilizado por los químicos del siglo XIX para recuperar el oro de la solución de cianuro rica precipitándolo con virutas de cinc (Habashi, 1966a).

Se descubrió accidentalmente en 1704 un pigmento de color azul intenso, azul de Berlín o azul de Prusia, calentando sangre seca con carbonato de potasio y tratando el extracto acuoso con vitriolo de hierro (FeSO4). Este fue el primer pigmento fabricado artificialmente, e inició el nuevo campo de la química de los compuestos de cianuro. El ferrocianuro de potasio (K4(Fe(CN)6) fue descubierto en Francia por P. J. Macquer (1718-1784) como producto de la reacción del azul de Berlín con un álcali (KOH). En 1782, Sheele calentó el azul de Berlín con ácido sulfúrico diluido y produjo un gas inflamable que, disuelto en agua, reaccionó como un ácido débil; lo llamó «ácido azul. Gay-Lussac (1778-1850) determinó la composición del ácido azul como HCN en 1811. La producción de cianuro de potasio comenzó alrededor de 1834 mezclando ferrocianuro de potasio con potasa. Sin embargo, el producto quedaba contaminado con carbonatos y cianatos. En 1835 se detectó la formación de HCN en un alto horno y la existencia de compuestos de cianógeno en el gas de carbón (Habashi, 1987).

Siempre se pensó en el cianuro para disolver el oro, sin embargo, L. Elsner fue el primero en darse cuenta de la importancia del oxígeno en esta reacción para disolver el oro y la plata mediante una solución acuosa de cianuro de potasio en 1846. La siguiente ecuación se conoce como la ecuación de Elsner (Marsden y House, 1993).

4Au + 8KCN + O2 + 2H2O = 4KAu(CN)2 + 4KOH

Los procesos metalúrgicos y científicos ratificaron el trabajo de Elsner y experimentaron con cianuros alcalinos como solventes de oro durante los siguientes 40 años, obteniendo resultados de poca o ninguna importancia práctica. Fueron J. S MacArthur y sus compañeros de trabajo R. W Forrest y W. Forrest quienes primero comprendieron la importancia práctica de la lixiviación con cianuro de minerales que contenían oro y plata en 1887. MacArthur y los hermanos Forrest patentaron la disolución del oro de minerales molidos con una solución diluida de cianuro. También patentaron su precipitación posterior de la solución rica con virutas de zinc, y así cambiaron radicalmente el proceso de extracción de oro (Habashi, 2016).

La amalgamación, otra forma de beneficiar el oro, solo se puede aplicar a minerales de alto contenido que lo contienen en tamaños grandes, con recuperaciones bastante bajas, si este se presenta como granos finos. La cloración fue otro método utilizado. Es un proceso costoso y engorroso. La aplicación industrial de la reacción de cianuración y la precipitación de zinc han sido un hito importante en la extracción de oro y han ampliado enormemente la producción de oro en minerales donde el mercurio no actúa. El proceso MacArthur-Forrest (1889) dejó huella en la hidrometalurgia extractiva debido al alto grado de eficiencia que se logra en el beneficio del oro. La tasa de producción mundial de oro y los depósitos mundiales de oro aumentaron enormemente después de la aplicación de las patentes MacArthur-Forrest.

En la hidrometalurgia la extracción del oro con una solución de cianuro se ha conocido como lixiviación. Eso es lo que se pensaba cuando se desarrolló el proceso y aún, en muchos casos se sigue pensado. Es el caso de la cianuración intensiva usada en muchas plantas en el mundo.

La lixiviación, o extracción sólido-líquido, es un proceso en el que un disolvente líquido pasa a través de un sólido pulverizado para que se produzca la disolución de uno o más de los componentes solubles del sólido. Es un proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido, mediante la utilización de un disolvente líquido. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida, lo que produce una separación de los componentes originales del sólido. Algunos ejemplos son (Wikipedia, sf):

  • El azúcar se separa por lixiviación de la remolacha con agua caliente.
  • Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas de soja y de algodón mediante la lixiviación con disolventes orgánicos.
  • La extracción de colorantes se realiza a partir de materias sólidas por lixiviación con alcohol o soda.
Raúl D. Zapata Hernández
Raúl D. Zapata Hernández

Doctor en Ciencia del Suelo e Investigador con más de 40 años experiencia académica como Profesor en la Escuela de Geociencias, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, en la Universidad de Antioquia, Medellín y de la Universidad de Oriente, Maturín, Venezuela e investigador visitante de la Universidad de Valencia, Centro de Investigaciones sobre Desertificación CIDE, España. Fue Director Escuela de Geociencias, Facultad de Ciencias Universidad Nacional de Colombia, Medellín. Coordinador Postgrado Geomorfología y Suelos, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Coordinador CALS (Control Analítico de Laboratorio de Suelos).

Ha desempeñado los cargos de Director Postgrado Geomorfología y Suelos, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Asistente Técnico del Laboratorio de Suelos. Escuela de Geociencias, Facultad de Ciencias. Presidente Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo durante dos periodos (1998-1999 y 1999-2000).
Ha publicado alrededor de 25 trabajos en revistas nacionales e internacionales sobre temas de química y fertilidad de suelos. Ha Dirigido 23 tesis de pregrado en Ingeniería Agronómica y Química, 3 tesis de maestría en Ciencias Ambientales y 4 tesis de doctorado en Ciencia del suelo.
Libros publicados, Química de la Acidez del Suelo, Química de los procesos pedogenéticos, Análisis químico de suelos y plantas para evaluar su fertilidad, Los procesos químicos del suelo, El Compost, química, física, biología y aplicación al suelo, Química de la Acidez del Suelo y del ambiente, la química de la fertirrigación.

Colabora asiduamente con entidades públicas y privadas en materia de suelos. Sus temas de investigación son: química de lixiviación del oro, flotación y electrodeposición, desertificación, Fisicoquímica de suelos, Materia orgánica y Fertilidad de suelos y nutrición de plantas.
Ahora también se dedica a la divulgación científica.

Sobre mi
Oro Sostenible Lab by Nanotecol

Hola soy Raúl Zapata, Doctor en Ciencia del Suelo e Investigador con más de 40 años experiencia académica como profesor. Me he desempeñado como Director Postgrado Geomorfología y Suelos, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia.  Coordinador Postgrado Geomorfología y Suelos, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia. Coordinador CALS (Control Analítico de Laboratorio de Suelos). Presidente Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo.

Mis temas de investigación son: química de lixiviación del oro, flotación y  electrodeposición, desertificación, Fisicoquímica de suelos, Materia orgánica y Fertilidad de suelos y nutrición de plantas.

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