En la Parte 1 de nuestra serie sobre el tiocianato, analizamos por qué este compuesto se está convirtiendo ahora en un problema para la industria del oro, cuando este metal precioso se extrae desde hace siglos. Identificamos la extracción de yacimientos de oro complejos, el reciclaje del agua de proceso, el endurecimiento de la normativa y la ineficacia de la desintoxicación convencional con cianuro para tratar el tiocianato como algunas de las razones de esta nueva preocupación.
La generación de tiocianato durante la extracción metalúrgica del oro plantea retos que van más allá de la economía y el cumplimiento de las normas medioambientales, ya que las minas actuales también deben funcionar de forma socialmente aceptable. Una vez que sabemos por qué el tiocianato es un problema, pasamos a explorar distintas soluciones para la gestión del tiocianato en la Parte 2 de esta serie.
Eliminación Biológica para el Cumplimiento de la Normativa Medioambiental
Implantado en varias instalaciones de procesamiento de oro para eliminar el tiocianato, este proceso consiste en un tratamiento secuencial que implica oxidación biológica, nitrificación y desnitrificación para convertir el tiocianato en un gas nitrógeno no tóxico y sulfato relativamente benigno para producir un efluente tratado que cumpla los requisitos de vertido. Esto se consigue con una serie de tres reactores biológicos. En el primero, el azufre del tiocianato se oxida a sulfato y amoníaco. En el segundo, el amoniaco se oxida a nitrato. Y en el tercero, el nitrato se reduce a nitrógeno gaseoso.
El tratamiento biológico también puede ser adecuado cuando hay que eliminar especies de nitrógeno como el amoníaco, el nitrito y el nitrato. Estas especies se introducen en el agua de la mina a partir de los explosivos de nitrato amónico utilizados en las voladuras o de la destrucción del cianuro. Cuando también se requiera la eliminación simultánea de estas especies de nitrógeno, la misma secuencia de tratamiento para el tiocianato logrará esta necesidad.
Las limitaciones y desventajas del enfoque biológico incluyen:
- No es adecuado para lugares con vertidos estacionales o intermitentes debido a la lentitud de la puesta en marcha y la aclimatación de los microorganismos tras una parada prolongada.
- No es adecuado para caudales hidráulicos muy variables y/o cargas másicas de especies nitrogenadas, ya que los sistemas biológicos son difíciles de aumentar y reducir en comparación con los procesos químicos.
- Costosa de construir y operar debido a la necesidad de calentar el agua fría y/o acomodar permanentemente el inventario máximo periódico de biomasa en el pico de carga de masa.
- La oxidación incompleta del amoníaco o la reducción del nitrato produce nitrito, que puede desencadenar la toxicidad del efluente.
- La desnitrificación aumenta el riesgo de toxicidad del efluente causada por los orgánicos residuales, el amoníaco y las especies de organoselenio cuando el selenio está presente en el agua de alimentación.
- La biomasa residual finamente suspendida en el efluente de la planta suele ser difícil de eliminar y puede aumentar los niveles de sólidos suspendidos totales por encima del límite de 15 mg/L adoptado por los reguladores de todo el mundo.
Oxidación química para el cumplimiento de la normativa medioambiental
Las instalaciones con caudales estacionales o intermitentes, caudales y composiciones de aguas residuales variables, o en las que la instalación de tratamiento no funciona a tiempo completo, pueden considerar que la oxidación química es más adecuada para eliminar el tiocianato y cumplir los requisitos medioambientales. Aunque el proceso de destrucción de cianuro SO2/aire, utilizado habitualmente, que oxida el cianuro a cianato, funciona mal para oxidar el tiocianato y no se puede confiar en él para el cumplimiento de los requisitos medioambientales, otros oxidantes químicos más potentes, como el ozono y el cloro, pueden eliminar el tiocianato eficazmente oxidándolo a cianato y sulfato.
El cianato generado por la oxidación del tiocianato se hidroliza para formar amoníaco y bicarbonato. Aunque el bicarbonato no es perjudicial e incluso puede ser ligeramente beneficioso como amortiguador del pH, el amoníaco está sujeto a la normativa medioambiental. El tratamiento del tiocianato mediante oxidación química tendría que tener en cuenta la gestión del amoníaco para cumplir los límites de vertido aplicables.
Las principales limitaciones y desventajas de la oxidación química son:
- Los oxidantes químicos fuertes son muy caros y, con cargas elevadas de tiocianato, el coste de funcionamiento podría ser superior al de los sistemas biológicos.
- Puede ser necesario un tratamiento adicional con amoníaco o nitrato para eliminar estas especies que se generan como subproductos de la oxidación del tiocianato o están presentes en la alimentación de la planta.
Electrooxidación para el Cumplimiento de la Normativa Medioambiental y la Recuperación de Cianuro
Dos características principales distinguen este método de tratamiento del tiocianato en comparación con la eliminación biológica y la oxidación química. En primer lugar, el proceso puede aplicarse como tratamiento dentro de los límites de la batería del proceso minero y metalúrgico para facilitar el reciclaje del agua de proceso o para su vertido al medio ambiente. Y en segundo lugar, el proceso recupera el cianuro al tiempo que elimina el tiocianato para permitir la recuperación de valor de los residuos.
Reciclaje del agua de proceso
Las nuevas plantas mineras y de extracción de metales suelen construirse con un balance hídrico cerrado, caracterizado por un alto grado de reciclaje del agua y la ausencia de vertidos al medio ambiente durante las operaciones. En estos escenarios, las concentraciones de tiocianato y el inventario global de tiocianato dentro de los límites de la batería del proyecto pueden acumularse hasta niveles elevados. Aunque esta acumulación no crea necesariamente interferencias con el proceso de extracción de metales durante las operaciones activas de la mina, este gran inventario de tiocianato en las soluciones de lixiviación en pilas o en las presas de estériles puede convertirse en una responsabilidad importante durante el cierre y el postcierre. Para eliminar o reducir la acumulación de tiocianato durante la fase de operaciones del proyecto y mitigar la responsabilidad una vez que cesen las operaciones de la mina, puede utilizarse la electrooxidación parcial directa del tiocianato.
El funcionamiento consiste en hacer pasar agua de proceso cargada de tiocianato a través de electrocélulas compuestas por ánodos y cátodos. Al pasar una corriente eléctrica por la célula, la principal reacción anódica es la oxidación parcial del tiocianato a sulfato y cianuro, mientras que la principal reacción catódica es la evolución de hidrógeno. La descarga de la electrocélula se recicla de nuevo al proceso metalúrgico en lugar de liberarse al medio ambiente. Esto permite que los niveles residuales de tiocianato sigan siendo elevados y requiere una eficiencia de corriente que suele ser bastante alta en un proceso en el que la electricidad es el único consumible. Si se dispone de bajos costes de electricidad procedente de fuentes renovables o hidroeléctricas, el coste de la eliminación del tiocianato puede sufragarse total o parcialmente con el valor del cianuro recuperado.
Vertido medioambiental
En esta aplicación, las concentraciones de tiocianato en la alimentación de la planta pueden ser ya bastante bajas y el efluente tratado debe contener niveles aún más bajos para evitar la toxicidad del efluente y cumplir los límites permitidos. Una etapa de electrooxidación combinada con el intercambio iónico puede cumplir este estricto requisito de vertido. El proceso funciona haciendo que el intercambio iónico elimine el tiocianato hasta niveles bajos adecuados para el vertido, al tiempo que produce un pequeño volumen de solución concentrada de tiocianato a partir del proceso de regeneración del intercambio iónico, que se dirige a la etapa de electrooxidación para la recuperación del cianuro.
Aunque actualmente no existen instalaciones a escala real que recuperen el cianuro del tiocianato, ambos conceptos -reciclaje al proceso metalúrgico y vertido al medio ambiente- se han probado con éxito en aguas de proceso de distintas explotaciones mineras de Canadá y América Latina.
La eliminación de tiocianato mediante electrooxidación parcial ofrece las mismas ventajas que la oxidación química en comparación con los sistemas biológicos. Sin embargo, la electrooxidación también ofrece una reducción de la huella de carbono global asociada a la fabricación, compra y transporte de cianuro de sodio fresco y reactivos de destrucción del cianuro.
Resumen
La adopción de estrategias sólidas de gestión del tiocianato en las instalaciones de extracción y minería de oro puede ayudar a las organizaciones a cumplir la normativa medioambiental, cada vez más estricta, y a cumplir los mandatos corporativos y sociales de minimizar el impacto medioambiental y disminuir la huella de carbono de las actividades de extracción y procesamiento del oro. Parte de una estrategia holística de gestión del tiocianato podría incluir la recuperación del cianuro a partir del tiocianato, además de la eliminación del tiocianato, para ofrecer tanto el cumplimiento de la normativa medioambiental como mejoras operativas.
Escrito por
H.C. Liang, PhD, PChem
