Minería ecológica: proceso de biolixiviado libre de cianuro y bioadsorción de metales preciosos.

Un proceso libre de cianuro para aislar el metal precioso oro de un material particulado que contiene partículas dedicho metal precioso en forma elemental,

que comprende las etapas siguientes:

(i) preparar una mezcla acuosa que contiene dicho material particulado y biomasa que comprende eubacteriasque tienen una capa-S o arqueobacterias que tienen una capa-S;

(ii) incubar dicha mezcla acuosa de la etapa (i) para permitir la unión de dicho metal precioso a dicha biomasa;(iii) separar la biomasa que tiene el metal unido de la mezcla acuosa de la etapa (ii); y

(iv) aislar el metal de dicha biomasa separada en la etapa (iii);

en el que dicha biomasa comprende o consiste en uno o más organismos seleccionados entre Bacillussphaericus tales como Bacillus sphaericus CCM2177; Lactobacilo tal como Lactobabillus acidophilus;Halobacteria tal como Halobacterium salinarum; Xantomonas tal como Xanthomonas campestris; yShewanella tal como Shewanella putrefaciens.

Minería ecológica: proceso de biolixiviado libre de cianuro y bioadsorción de metales preciosos

Campo de la Invención La presente invención se refiere a un proceso para aislar metal precioso oro de un material particulado tal como una mena de mineral o un material residual de minería sin necesidad de lixiviado de cianuro in situ. Los átomos metálicos y los iones se separan y se concentran a partir del mineral por medio de adsorción mediante microorganismos y

posteriormente son liberados a partir del mismo en un proceso respetuoso con el medio ambiente. De manera general, la invención se refiere al uso de biomasa para aislar un metal a partir de un mineral.

Antecedentes de la Invención Las décadas recientes han visto un agotamiento continuado de los recursos minerales de alta calidad y, de manera concomitante, una demanda creciente de los metales preciosos. La demanda de oro sigue en auge; de manera creciente otros metales preciosos tales como iridio, indio y paladio escasean debido a su importancia, en particular en el campo de las pantallas y de los dispositivos electrónicos de alta tecnología. Al mismo tiempo, la preocupación por los problemas ambientales asociados a las técnicas de minería convencional ha crecido de manera significativa,

así como los costes de las cantidades exorbitantes de energía necesaria.

Depósitos principales de metales preciosos Oro (Au) : el oro es uno de los elementos más raros de la tierra. En el agua del mar, que constituye la reserva más grande de oro, su concentración es de 0, 01 mg/m3, mientras que en la parte superior de la corteza terrestre se encuentra presente en una cantidad media de 4 mg/t. En este entorno, la mayoría de las veces el oro aparece como metal puro (Au0) o como aleación de plata y oro (Ag/Au) y aparecen inclusiones muy pequeñas en grandes volúmenes de material, normalmente roca. Además, se ha descubierto (con frecuencia en asociación con cuarzo) como telururo (AuTe2) y seleniuro (AuSe2) o encerrado en la estructura reticular de minerales tales como pirita y

arsenopirita (oro invisible) . Los rendimientos de oro obtenidos por medio de minería convencional se encuentran actualmente entre 0, 5 a 13, 7 g de oro/t de roca, con una tendencia creciente a la explotación de minerales de baja calidad debido a la escasez de los de alta calidad.

Plata (Ag) : la plata es alrededor de 20 veces más abundante que el oro. La mayoría de la plata accesible desde el

punto de vista comercial hasta la fecha se encuentra depositada como plata metálica. Pero también, con frecuencia, pueden aparecer minerales sulfídicos (Ag2S, acantita) y AgCl (cerargirita) . Igual que el oro, con frecuencia, los minerales de plata también se encuentran intercalados en matrices de sílice (cuarzo) en tamaños de partícula que se encuentran dentro de nanómetros a micrómetros.

Otros metales preciosos (Pt, Pd, Ir, Ru, Rh, Os) : normalmente, otros metales preciosos diferentes de oro o plata aparecen junto con los metales de base, tales como cobre y níquel, y son recuperados como subproductos en el refinado de estos compuestos.

Métodos convencionales para la minería de los metales preciosos 45 De manera tradicional, los metales preciosos tales como oro o plata han sido recuperados por minería de arenas pluviales (sedimento) o minería de roca dura usando gravedad y métodos pirometalúrgicos. Debido al agotamiento de los minerales ricos en metales, las técnicas hidrometalúrgicas se emplean cada vez más para recuperar metales preciosos a partir de fuentes de baja calidad. Los métodos para la recuperación de metales preciosos, en particular

oro, son extremadamente intensivos y requieren el uso de máquinas pesadas así como de sustancias químicas recalcitrantes y peligrosas. Actualmente, aproximadamente 90% de los procesos industriales comunes para la recuperación de metales preciosos están basados en métodos de cianuración, ya que el cianuro es una de las muy pocas sustancias capaces de disolver oro. Con el fin de permitir que los iones de cianuro u otros compuestos tengan acceso a una gran parte del metal encerrado en sus minerales, generalmente se muelen los minerales hasta obtener

tamaños de partícula pequeños. Dependiendo del mineral específico, los tamaños de partícula varían de 1-2 mm hasta diámetros tan pequeños como 70 μm obtenidos por medio de molienda fina. La pulverización incluso permite tamaños de partícula de aproximadamente 2 μm.

El lixiviado con cianuro se lleva a cabo a pH alcalino (pH 11-12) y los procesos químicos consumen 60 aproximadamente 1, 5-5 kg de caliza por tonelada de roca y 1, 5-2, 5 kg de cianuro de sodio por tonelada de roca, requiriendo tiempos de lixiviado de 18-24 horas. De manera general, los minerales de sulfuro se disuelven a velocidades mucho más lentas que los minerales no sulfídicos, un efecto que se puede solucionar por medio del empleo de disoluciones de cianuro más concentradas (12-20 kg/t) y de tiempos de lixiviado más prolongados (48-72 horas) . La cianuración conduce a la solubilización de los metales objetivo, por ejemplo, por medio de Posteriormente, el metal solubilizado se puede recuperar por medio de precipitación con cinc-polvo, como era el estándar industrial al principio de los años 50:

Los avances en los años 70 han conducido a la adsorción de los complejos de metal-cianuro sobre carbono activado y posteriormente sobre resinas sólidas de intercambio iónico. Estos métodos de adsorción presentan la desventaja del elevado coste. De igual forma, la desorción de metales a partir de la resina de intercambio iónico normalmente no resulta trivial y requiere el uso de reactivos nocivos (por ejemplo, tiocianato) y la regeneración de las resinas con ácidos fuertes.

En algunos minerales, los metales preciosos se encuentran encerrados de tal modo que la cianuración no puede tener acceso a los mismos. Típicamente, estos denominados minerales refractarios comprenden sulfuro o minerales carbonáceos o silicatos (cuarzo) y requieren un pretratamiento especial antes del lixiviado con cianuro. Ejemplos de pretratamiento típico son la oxidación del mineral por medio de lixiviado químico a temperaturas elevadas, calcinación o lixiviado bacteriano, persiguiendo todos ellos el objetivo de preparar una matriz de mineral más porosa; es decir, accesible para el tratamiento posterior con cianuro, o de retirar el carbono nativo que, de lo contrario,

inmovilizaría los metales recién solubilizados. La mayoría de estos procesos se llevan a cabo bajo condiciones ácidas ricas en oxígeno, al contrario que la cianuración, que requiere un pH alcalino. Tanto el propio proceso de pretratamiento como también el cambio de pH necesario desde ácido hasta alcalino aumenta de manera significativa el coste de la recuperación de metales preciosos. Este problema se resuelve parcialmente por medio del pretratamiento de lixiviado alcalino descrito en la solicitud de patente WO 2004/042094 A1.

Procesado de amalgamas: el amalgamado de oro presente en las rocas molidas por medio de la adición de mercurio todavía se aplica con frecuencia en la recuperación de oro de tipo artesano. La amalgama moldeable que contiene oro es separada de la roca y el mercurio se separa del oro por medio de evaporación. Este proceso se hallevado a cabo durante décadas, en su mayoría en Sudamérica y África por personas expuestas a condiciones nocivas, ya que se requiere 1 kg de mercurio para recuperar 1 g de oro.

Impacto del lixiviado convencional de metales sobre el medio ambiente y la salud

El daño que provoca el procesado de amalgama sobre el medio ambiente y la salud humana es indiscutible: hasta la fecha más de 5000 t de mercurio han sido directamente liberadas al medio ambiente (50% a la atmósfera) únicamente en Sudamérica sin esfuerzo alguno por evitar la contaminación (Korte, Spiteller et al., 2000) . Incluso más severo parece el impacto de la cianuración, ya que este es el proceso técnico más importante usado globalmente en la actualidad. De media, la producción de 1 kg de oro requiere 700 kg de cianuro de sodio, lo que conduce a un volumen de 1400 m3 de disolución de cianuro de sodio de 0, 05% que es necesario eliminar. De manera general,

este cianuro y las aguas residuales contaminadas con metales pesados se almacenan en estanques abiertos sin tratamiento adicional o son vertidos en ríos y corrientes naturales de agua. Se ha estimado que aproximadamente 20.000 t de ácido cianhídrico se evaporan desde la superficie de los estanques abiertos de eliminación al año (Korte, Spiteller et al, 2000) . Debido a que HCN tiene una vida media de 267 días, se acumulará en la atmósfera donde puede sumarse a otros compuestos... [Seguir leyendo]

1. Un proceso libre de cianuro para aislar el metal precioso oro de un material particulado que contiene partículas de dicho metal precioso en forma elemental, que comprende las etapas siguientes: 5

(i) preparar una mezcla acuosa que contiene dicho material particulado y biomasa que comprende eubacterias que tienen una capa-S o arqueobacterias que tienen una capa-S;

(ii) incubar dicha mezcla acuosa de la etapa (i) para permitir la unión de dicho metal precioso a dicha biomasa;

(iii) separar la biomasa que tiene el metal unido de la mezcla acuosa de la etapa (ii) ; y

(iv) aislar el metal de dicha biomasa separada en la etapa (iii) ; en el que dicha biomasa comprende o consiste en uno o más organismos seleccionados entre Bacillus sphaericus tales como Bacillus sphaericus CCM2177; Lactobacilo tal como Lactobabillus acidophilus; Halobacteria tal como Halobacterium salinarum; Xantomonas tal como Xanthomonas campestris; y Shewanella tal como Shewanella putrefaciens.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de incubación (i) se lleva a cabo durante 1 a 48 horas, preferentemente durante 1 a 24 horas.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho material particulado es una mena de mineral o 20 un material residual de minería de mineral.

4. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho material particulado contiene minerales sulfídicos tales como pirita.

5. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho material particulado presenta un tamaño medio de partícula de como máximo 5 mm, preferentemente como máximo 1 mm, más preferentemente como máximo 400 μm, y del modo más preferido como máximo 100 μm.

6. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la etapa (iii) implica insuflar aire en el interior

de dicha dispersión acuosa para acumular la biomasa que presenta un metal unido en la superficie de dicha mezcla acuosa.

7. El proceso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la etapa (ii) comprende agitar dicha mezcla acuosa para poner dicha biomasa en contacto estrecho con las partículas de dicho material particulado. 35

8. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho material particulado se trata con bacterias oxidantes de sulfuro para biolixiviar dicha composición particulada antes de la etapa (i) o de manera concurrente con la misma.

9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dichas bacterias oxidantes de sulfuro están modificadas genéticamente para expresar una capa-S sobre la superficie de dicha bacteria.

10. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dicha biomasa comprende o consiste en uno o más organismos seleccionados entre Deinococo tal como Deinococcus radiodurans; Escherichia 45 tal como E. coli K-12; Artrobacter tal como Arthrobacter globiformis; y Pseudomonas tal como Pseudomonas fluorescens.

11. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho oro en forma elemental

se encuentra presente en forma finamente dispersada o forma coloidal en dicha mezcla acuosa de la etapa (i) . 50

12. El uso de la biomasa seleccionada entre las siguientes clases de organismos: eubacterias y arqueobacterias que contienen una capa-S para aislar el metal precioso oro de un material particulado que contiene dicho metal precioso en forma elemental; en el que dicha biomasa comprende o consiste en uno o más organismos seleccionados entre Bacillus sphaericus tales como Bacillus sphaericus CCM2177; Lactobacilo tal como Lactobacillus acidophilus;

Halobacteria tal como Halobacterium salinarum; Xantomonas tal como Xanthomonas campestris; y Shewanella tal como Shewanella putrefaciens.