En la Parte 1 de nuestra serie sobre tiocianato, analizamos por qué este compuesto se está convirtiendo en un problema para la industria del oro, aun cuando este metal precioso se ha extraído durante siglos. Como algunas de las razones de esta nueva preocupación, identificamos la extracción de depósitos de oro complejos, el reciclaje del agua de proceso, el endurecimiento de las regulaciones y la ineficacia de la desintoxicación convencional de cianuro para abordar el tiocianato.

La generación de tiocianato durante la extracción metalúrgica de oro presenta desafíos más allá de la economía y el cumplimiento ambiental, ya que actualmente la minería debe operar de una manera socialmente aceptable. Sabiendo por qué el tiocianato es un problema, en la parte 2 de esta serie pasaremos a explorar diferentes soluciones para el manejo del tiocianato.

Eliminación Biológica para el Cumplimiento Ambiental
Implementado 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 en sulfato relativamente benigno, para producir efluentes tratados que cumplan con los requisitos de descarga. Esto se logra con una serie de tres reactores biológicos. En el primer lugar, el azufre del tiocianato se oxida a sulfato y amoníaco. En el segundo, el amoníaco se oxida a nitrato. Y en el tercero, el nitrato se reduce a gas nitrógeno.

El tratamiento biológico también puede ser adecuado cuando es necesario 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 explosivos de nitrato de amonio utilizados en voladuras o de la destrucción con cianuro. Esta secuencia de tratamiento para el tiocianato también sirve cuando se requiere la eliminación simultánea de estas especies de nitrógeno.

Las limitaciones y desventajas del enfoque biológico incluyen:

• No es adecuado para sitios con descarga estacional o intermitente debido a que puesta en marcha es lenta y a la aclimatación de microorganismos después de un apagado prolongado.
• No es adecuado para un flujo hidráulico altamente variable y/o carga masiva de especies de nitrógeno, ya que los sistemas biológicos son difíciles de aumentar y disminuir en comparación con los procesos químicos.
• Es costoso de construir y operar debido a la necesidad de calentar agua fría y acomodar permanentemente el inventario máximo periódico de biomasa en la carga máxima de masa.
• La oxidación incompleta del amoníaco o la reducción del nitrato producen nitrito, el cual puede provocar la toxicidad del efluente.
• La desnitrificación aumenta el riesgo de toxicidad de efluentes, causada por especies orgánicas residuales, amoníaco y especies de órgano-selenio cuando el selenio está presente en el agua de alimentación.
• La biomasa residual finamente suspendida en el efluente de la planta es generalmente difícil de eliminar y puede aumentar los niveles de sólidos suspendidos totales por encima del límite de 15 mg/L adoptado por las regulaciones en todo el mundo.

Oxidación Cuímica para el Cumplimiento Ambiental
Las instalaciones con flujos estacionales o intermitentes, flujos y composiciones variables de aguas residuales, o donde la instalación de tratamiento no opera a tiempo completo, pueden encontrar que la oxidación química es más adecuada para eliminar el tiocianato y así cumplir con los requisitos ambientales. Si bien el proceso de destrucción de SO 2/cianuro de aire comúnmente utilizado que oxida cianuro a cianato funciona mal para oxidar tiocianato y no es posible confiar en él para el cumplimiento ambiental, otros oxidantes químicos más fuertes como el ozono y el cloro pueden eliminar el tiocianato de manera efectiva oxidándolo a cianato y sulfato.

El cianato generado a partir de la oxidación del tiocianato se hidroliza para formar amoníaco y bicarbonato. Si bien el bicarbonato no es dañino e incluso puede ser ligeramente beneficioso como amortiguador de pH, el amoníaco está sujeto a regulaciones ambientales. El tratamiento con tiocianato que utiliza oxidación química necesitaría tener en cuenta el manejo del amoníaco para cumplir con los límites de descarga aplicables.

Las principales limitaciones y desventajas de la oxidación química son:

• Los oxidantes químicos fuertes son muy caros y con altas cargas de tiocianatos el costo operativo podría ser más alto que el 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 que están presentes en la alimentación de las plantas.

Electrooxidación para el Cumplimiento Ambiental y la Cecuperación de Cianuro
Este método de tratamiento del tiocianato se distingue por dos características respecto a la eliminación biológica y la oxidación química. En primer lugar, el proceso se puede aplicar como tratamiento dentro de los límites de la batería de la mina y del proceso metalúrgico para facilitar el reciclaje del agua de proceso o para la descarga ambiental. Y, en segundo lugar, el proceso recupera el cianuro mientras elimina el tiocianato para permitir la recuperación de valor de los desechos.

Reciclaje de Agua de Proceso
Las nuevas minas y plantas de extracción de metales a menudo se construyen con un balance hídrico cerrado, caracterizado por un alto grado de reciclaje de agua y sin descarga ambiental durante las operaciones. En este escenario, las concentraciones de tiocianato y el inventario general de tiocianato dentro de los límites de la batería del proyecto pueden acumularse alcanzando altos niveles. Si bien esta acumulación no implica necesariamente una interferencia con el proceso de extracción de metales durante las operaciones acticas de la mina, esta gran cantidad de tiocianato en soluciones de lixiviación en pilas o presas de relaves puede convertirse en una responsabilidad significativa durante el cierre y después del cierre. 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 mineras, se puede utilizar la electrooxidación parcial directa del tiocianato.

Esto funciona a través de que el agua de proceso cargada de tiocianato pase a través de electroceldas compuestas de ánodos y cátodos. A medida que una corriente eléctrica pasa a través de la celda, la principal reacción anódica es la oxidación parcial del tiocianato a sulfato y cianuro, mientras que la principal reacción catódica es el desprendimiento de hidrógeno.  La descarga de la electrocelda se recicla de nuevo en el proceso metalúrgico en lugar de liberarse en el medio ambiente. Esto permite que los niveles de tiocianato residual permanezcan elevados, y requiere una eficiencia que suele ser bastante alta en un proceso en el que la electricidad es el único consumible. Si existen bajos costos de electricidad de fuentes renovables o hidroeléctricas, el costo de la eliminación del tiocianato puede cubrirse en parte o en su totalidad por el valor del cianuro recuperado.

Descarga Ambiental
En esta ejecución, las concentraciones de tiocianato en la alimentación vegetal pueden ser ya bastante bajas, ya que el efluente tratado debe contener niveles aún más bajos para evitar la toxicidad del efluente y así cumplir con los límites permitidos.  Un paso de electrooxidación combinado con el intercambio iónico puede lograr este requisito extricto de descarga. El proceso funciona haciendo que el intercambio iónico elimine el tiocianato a niveles bajos adecuados para la descarga mientras se produce un pequeño volumen de solución concentrada de tiocianato a partir del proceso de regeneración del intercambio iónico que se dirige al paso de electrooxidación para la recuperación de cianuro.

Aunque actualmente no existen instalaciones a gran escala que recuperen el cianuro del tiocianato, ambos conceptos (reciclado al proceso metalúrgico y descarga ambiental) se han probado con éxito en aguas de proceso de varias operaciones mineras en Canadá y América Latina.

La eliminación de tiocianato por electrooxidación parcial ofrece las mismas ventajas que la oxidación química en comparación con los sistemas biológicos. Sin embargo, la electrooxidación también permite la reducción de la huella de carbono general asociada con la fabricación, el consumo y el transporte de cianuro de sodio fresco y de reactivos de destrucción de cianuro.

Resumen
La adopción de estrategias de gestión del tiocianato en las instalaciones y en el proceso de extracción de oro puede ayudar a las organizaciones a cumplir con las regulaciones ambientales, cada vez más estrictas, y con los mandatos corporativos y sociales para minimizar los impactos ambientales y disminuir la huella de carbono asociados a las actividades de extracción y procesamiento de oro.  Parte de una estrategia holística de gestión del tiocianato podría incluir la recuperación de cianuro a partir del tiocianato, además de la eliminación del tiocianato, para lograr tanto el cumplimiento ambiental como las mejoras operativas.

Escrito por
H.C. Liang, PhD, PChem