Lixiviación en pilas

El mineral triturado se riega con una solución alcalina diluida de cianuro . Esta solución, que contiene los metales preciosos disueltos, continúa percolando a través del mineral triturado hasta alcanzar el revestimiento en el fondo del montón, donde drena a un estanque de almacenamiento (solución rica en metales). Tras separar los metales preciosos de la solución rica en metales, la solución diluida de cianuro (ahora llamada "solución estéril") se reutiliza normalmente en el proceso de lixiviación en pilas o, en ocasiones, se envía a una planta de tratamiento de aguas residuales industriales , donde se trata el cianuro residual y se eliminan los metales residuales. En zonas de alta pluviosidad, como los trópicos, en algunos casos se produce un excedente de agua que, tras el tratamiento, se descarga al medio ambiente, lo que puede provocar contaminación del agua si el tratamiento no se realiza correctamente.

La producción de un anillo de oro mediante este método puede generar 20 toneladas de material de desecho. ^{[ 7 ]}

Durante la fase de extracción, los iones de oro forman iones complejos con el cianuro:

${\displaystyle {\ce {{Au+ (s)}+ 2CN^- (aq) -> Au(CN)2^- (aq)}}}$

La recuperación del oro se logra fácilmente mediante una reacción redox :

${\displaystyle {\ce {{2Au(CN)2^{-}(aq)}+Zn(s)->{Zn(CN)4^{2}^{-}(aq)}+2Au(s)}}}$

Los métodos más comunes para extraer el oro de una solución son el uso de carbón activado para su absorción selectiva o el proceso Merrill-Crowe , en el que se añade polvo de zinc para provocar la precipitación del oro y el zinc. El producto final puede ser oro doré (lingotes de oro y plata) o lodo de zinc y oro, que posteriormente se refina en otro lugar.

El método es similar al método de cianuro descrito anteriormente, con la diferencia de que se utiliza ácido sulfúrico para disolver el cobre de sus minerales. El ácido se recicla del circuito de extracción por solventes (véase extracción por solventes-electroobtención , SX/EW) y se reutiliza en la plataforma de lixiviación. Un subproducto es el sulfato de hierro(II) , jarosita , que se produce como subproducto de la lixiviación de pirita , y a veces incluso el mismo ácido sulfúrico necesario para el proceso. Se pueden lixiviar tanto minerales de óxido como de sulfuro, aunque los ciclos de lixiviación son muy diferentes y la lixiviación de sulfuro requiere un componente bacteriano o de biolixiviación.

En 2011, la lixiviación, tanto en pilas como in situ , produjo 3,4 millones de toneladas métricas de cobre, el 22 por ciento de la producción mundial. ^{[ 8 ]} Las mayores operaciones de lixiviación en pilas de cobre se encuentran en Chile, Perú y el suroeste de Estados Unidos.

Aunque la lixiviación en pilas es un proceso de bajo costo, normalmente ofrece tasas de recuperación del 60-70%. Suele ser más rentable con minerales de baja ley. Los minerales de mayor ley generalmente se someten a procesos de molienda más complejos, donde las mayores recuperaciones justifican el costo adicional. El proceso elegido depende de las propiedades del mineral.

El producto final es el cátodo de cobre.

Este método es un método de lixiviación en pilas ácidas similar al del cobre, ya que utiliza ácido sulfúrico en lugar de una solución de cianuro para disolver los minerales objetivo del mineral triturado. La cantidad de ácido sulfúrico requerida es mucho mayor que para los minerales de cobre, llegando a 1000  kg de ácido por tonelada de mineral, aunque  lo más común es usar 500 kg. El método fue patentado originalmente por la minera australiana BHP y está siendo comercializado por Cerro Matoso en Colombia, una subsidiaria de propiedad total de BHP; Vale en Brasil; y European Nickel para los depósitos de laterita de roca de Turquía, la mina Talvivaara en Finlandia, los Balcanes y Filipinas. Actualmente no existen operaciones comerciales a escala de lixiviación en pilas de laterita de níquel, pero sí existe una planta de lixiviación en pilas de sulfuro en Finlandia.

La recuperación de níquel a partir de las soluciones de lixiviación es mucho más compleja que la del cobre y requiere diversas etapas de eliminación de hierro y magnesio. El proceso produce residuos de mineral lixiviado ("ripios") y precipitados químicos de la planta de recuperación (principalmente residuos de óxido de hierro, sulfato de magnesio y sulfato de calcio ) en proporciones aproximadamente iguales. Por lo tanto, una característica única de la lixiviación en pilas de níquel es la necesidad de un área de disposición de relaves.

El producto final puede ser precipitado de hidróxido de níquel (NHP) o precipitado de hidróxido de metales mixtos (MHP), que luego se somete a un proceso de fundición convencional para producir níquel metálico.

Similar a la lixiviación en pilas de óxido de cobre, también se utiliza ácido sulfúrico diluido. Rio Tinto está comercializando esta tecnología en Namibia y Australia ; la empresa francesa de combustible nuclear Orano , en Níger, con dos minas, y en Namibia; y varias otras empresas están estudiando su viabilidad.

El producto final es el concentrado de uranio (yellowcake) , que requiere un procesamiento adicional significativo para producir combustible apto para su uso.

Si bien la mayoría de las compañías mineras han pasado de un método de rociado previamente aceptado a la percolación de productos químicos selectos que gotean lentamente, incluidos cianuro o ácido sulfúrico, más cerca del lecho de mineral, ^{[ 9 ]} las plataformas de lixiviación en pilas no han cambiado demasiado a lo largo de los años. Todavía existen cuatro categorías principales de plataformas: convencionales, de lixiviación por descarga, de relleno de valle y de encendido/apagado. ^{[ 10 ]} Por lo general, cada plataforma tiene un solo revestimiento de geomembrana , con un espesor mínimo de 1,5 mm, generalmente más grueso.

Las plataformas convencionales, de diseño más sencillo, se utilizan en terrenos mayormente planos o con poca pendiente y contienen capas más delgadas de mineral triturado. Las plataformas de lixiviación por descarga contienen más mineral y suelen ser aptas para terrenos menos planos. Las plataformas de relleno de valles se ubican en el fondo de los valles o en niveles que pueden contener todo lo que cae sobre ellas. Las plataformas de carga y descarga implican colocar cargas significativamente mayores sobre ellas y retirarlas y volver a cargarlas después de cada ciclo.

Muchas de estas minas que anteriormente tenían profundidades de excavación de unos 15 metros están excavando más profundo que nunca para extraer materiales, aproximadamente 50 metros, a veces más, lo que significa que, para acomodar todo el terreno que se está desplazando, las plataformas tendrán que soportar pesos más altos debido a que se contiene más mineral triturado en un área más pequeña (Lupo 2010). ^{[ 11 ]} Con ese aumento en la acumulación viene el potencial de disminución en el rendimiento o calidad del mineral, así como posibles puntos débiles en el revestimiento o áreas de mayor acumulación de presión. Esta acumulación aún puede provocar perforaciones en el revestimiento. A partir de 2004, los tejidos de amortiguación, que podrían reducir las posibles perforaciones y sus fugas, todavía estaban en debate debido a su tendencia a aumentar los riesgos si se colocaba demasiado peso sobre una superficie demasiado grande en la amortiguación (Thiel y Smith 2004). ^{[ 12 ]} Además, algunos revestimientos, según su composición, pueden reaccionar con las sales del suelo, así como con el ácido proveniente de la lixiviación química, lo que afecta la eficacia del revestimiento. Este efecto puede intensificarse con el tiempo.

La lixiviación en pilas funciona bien para grandes volúmenes de minerales de baja ley, ya que se requiere un tratamiento metalúrgico reducido (conminución) del mineral para extraer una cantidad equivalente de minerales en comparación con la molienda. Los costos de procesamiento significativamente reducidos se compensan con el rendimiento reducido, generalmente de aproximadamente 60-70%. El impacto ambiental general causado por la lixiviación en pilas suele ser menor que el de las técnicas más tradicionales. ^{[ 13 ]} Además, requiere un menor consumo de energía, lo que muchos consideran una alternativa ambiental.

En Estados Unidos, la Ley General de Minería de 1872 otorgó derechos para explorar y extraer minerales en tierras de dominio público ; la ley original no exigía la recuperación posterior a la minería (Woody et al. 2011). Los requisitos de recuperación de tierras explotadas en tierras federales dependían de los requisitos estatales hasta la aprobación de la Ley Federal de Política y Gestión de Tierras en 1976. Actualmente, la minería en tierras federales debe contar con un plan de minería y recuperación aprobado por el gobierno antes de que pueda comenzar la extracción. Se requieren fianzas de recuperación. ^{[ 14 ]} La minería en tierras federales, estatales o privadas está sujeta a los requisitos de la Ley de Aire Limpio y la Ley de Agua Limpia .

Una de las soluciones propuestas para los problemas de recuperación es la privatización de los terrenos que se van a explotar (Woody et al. 2011).

Con el auge del movimiento ambientalista también ha surgido una mayor apreciación por la justicia social, y la minería ha mostrado tendencias similares últimamente. Las sociedades ubicadas cerca de posibles sitios mineros corren un mayor riesgo de sufrir injusticias, ya que su entorno se ve afectado por los cambios realizados en las tierras mineras —públicas o privadas— que podrían eventualmente generar problemas en la estructura social, la identidad y la salud física (Franks 2009). ^{[ 15 ]} Muchos han argumentado que al hacer circular el poder minero entre los ciudadanos locales, este desacuerdo puede mitigarse, ya que ambos grupos de interés tendrían voz y comprensión compartidas e iguales en los objetivos futuros. Sin embargo, a menudo es difícil conciliar los intereses de las empresas mineras con los intereses sociales locales, y el dinero suele ser un factor decisivo en el éxito de cualquier desacuerdo. Si las comunidades pueden sentir que tienen una comprensión válida y poder en los asuntos que conciernen a su entorno y sociedad locales, es más probable que toleren y fomenten los beneficios positivos que conlleva la minería, así como que promuevan de manera más efectiva métodos alternativos a la minería de lixiviación en pilas, utilizando su profundo conocimiento de la geografía local (Franks 2009).