REPROCESSAMENTO DE REJEITOS DE LIXIVIAÇÃO DE OURO RETIRADOS DE DEPÓSITOS EM PARACATU

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1 REPROCESSAMENTO DE REJEITOS DE LIXIVIAÇÃO DE OURO RETIRADOS DE DEPÓSITOS EM PARACATU Thiago Tolentino Silva Engenheiro de Processos Graduado em Engenharia Metalúrgica pela UFMG, trabalhou como engenheiro de processos desde Jan/14 na Kinross, com foco em hidrometalurgia e fundição. Atualmente trabalha no departamento de operações estratégicas, sendo responsável pelo desenvolvimento de projetos e aumento de recuperação e eficiência das Plantas. Pedro Alves Fenelon Engenheiro de Processos Graduado em Engenharia Metalúrgica pela UFMG, trabalha como engenheiro de processos, no departamento de operações estratégicas, na Kinross Paracatu. Focado em desenvolvimento e gestão de projetos e reprocessamento de rejeitos. Experiência passada como engenheiro de processos na Usiminas Mineração. Getúlio Gomes de Oliveira Júnior Gerente de Desenvolvimento Tecnológico Graduado em Engenharia de Minas pela UFOP, trabalha como Gerente de Desenvolvimento Tecnológico na Kinross Paracatu. Responsável pelo desenvolvimento do processo de todo o site, laboratório metalúrgico de processos e laboratório de análises químicas. Foco em desenvolvimento de novas rotas de processo, novos reagentes e aumento de recuperações metalúrgicas de todas as dependências da Kinross-Paracatu. Alair Agripino de Jesus Engenheiro de Processos Graduado em Engenharia de Minas pela FINOM (Faculdade do Noroeste de Minas), trabalha como engenheiro de processos, no departamento de desenvolvimento tecnológico, na Kinross Paracatu. Vasta experiência em análise de processos, desenvolvimento de novos projetos e estudos laboratoriais e em escala piloto. Atualmente focado no processo da hidrometalurgia e fundição em Paracatu. Kevin Peacocke Sócio Peacocke&Simpson Especialista em soluções para a área de processamento mineral e um dos responsáveis pela APT Process, no Zimbábue. Vasta experiência em concentradores gravíticos, pela FLSmidth, além de rotas alternativas de processamento mineral (Flotação, lixiviação, testes laboratoriais e em escala piloto). Martin Coniber Engenheiro Design de Planta Peacocke&Simpson Engenheiro responsável por organização de testes industriais e pilotos referentes às rotas de processamento mineral estudadas pela APT Process. Especialista em design de plantas (piloto e industrial) para avaliação de recuperação metalúrgica de process de flotação, lixiviação, etc.

2 Resumo Esse artigo cobre o trabalho realizado para estudar a viabilidade do reprocessamento de ouro dos rejeitos presentes nos depósitos de rejeitos da Kinross Gold Corporation, em Paracatu. Testes de lixiviação foram feitos com uma etapa de pré-aeração, seguidos de 24h de lixiviação para estabelecer o potencial de recuperação do ouro. Os parâmetros analisados foram adição de cal hidratada e soda cáustica como modificadores de ph, além de diferentes concentrações de cianeto durante a lixiviação. Como forma de validação dos testes, os procedimentos foram seguidos em dois diferentes laboratórios (laboratório interno da Kinross e laboratório da Peacocke & Simpson, no Zimbábue). A agitação intensiva foi avaliada para se obter maiores eficiências, focando também no potencial de degradação de carvão durante a extração do ouro. O resultado irá mostrar um potencial de lucro reprocessando o depósito de rejeitos de lixiviação, chamados, internamente, de tanques específicos, em Paracatu. Palavras-Chave: Lixiviação, Ouro, Reprocessamento, Rejeitos. Introdução A Kinross Gold Corporation detém o direito de exploração da mina de Paracatu, localizada no estado de Minas Gerais. O processamento do minério da mina de Paracatu é realizado através das etapas de Britagem via MMD sizer, Moagem SAG (38 x 24,5 ), 04 moinhos de bolas (dois moinhos 20 x 40 e dois 26 x 42 ) em etapas de flotação de sulfetos rougher e cleaner, seguida de remoagem e lixiviação do concentrado. O teor do ROM é, aproximadamente, 0,4 g/t. Os rejeitos da flotação e lixiviação são enviados para dois diferentes depósitos. Os rejeitos da lixiviação são enviados para um depósito impermeabilizado com geomembrana, evitando o contato desse material com o solo. Um grande interesse da indústria mineradora é como aumentar a produção de uma maneira mais eficiente que o processo padrão. Depósitos de rejeito possuem uma enorme quantidade de metais valiosos e o seu valor econômico fazem dele um alvo atrativo para se elevar a rentabilidade da mina. No caso de Paracatu, os depósitos de rejeito da lixiviação têm um grande valor econômico para a empresa. Uma vantagem do reprocessamento desse rejeito é a não necessidade de remoagem, o que consome muita energia e eleva os custos de processamento. No caso de Paracatu, um outro ponto positivo é o alto teor de ouro presente no material, que é próximo de 1,0 g/t, 250% maior que o minério retirado da mina. O trabalho foi realizado com expertise interna e consultores externos. Circuito de Lixiviação da Mina de Paracatu A área de hidrometalurgia da mina de Paracatu consiste em dois circuitos de lixiviação que trabalham em paralelo. Combinados, a geração de rejeito é de, aproximadamente, 150 t/h. O rejeito da lixiviação da Kinross possui um material com alto teor de enxofre, ferro e arsênio. Nesses depósitos também se encontram elevadas concentrações de ouro, como já informado previamente, e prata. Algumas áreas da mina processadas nos últimos 6 anos possuíam alta quantidade de carbono orgânico, responsáveis pelo chamado efeito preg-robbing. Esse efeito consiste na adsorção preferencial do ouro já solubilizado pelo carbono orgânico presente no minério. Dependendo

3 da atividade desse material carbonoso, o complexo cianídrico de ouro não é adsorvido pelo carvão ativado, mas sim para o próprio minério. Caracterização do Rejeito da Lixiviação de Paracatu Algumas caracterizações foram realizadas no Canadá, pelo laboratório AMTEL, mostrando que parte do ouro é recuperável: Imagem 1: Caracterização do Rejeito da Lixiviação da Kinross em Paracatu. De acordo com a caracterização do rejeito, a % de ouro recuperável varia consideravelmente. O ouro recuperável inclui as formas de sais de ouro solúveis, ouro livre residual, ouro associado, ouro adsorvido por material carbono de forma branda (Preg-Borrowing). A recuperação desses tipos de ouro está ligada ao pré-tratamento fornecido ao material previamente à lixiviação. Metodologia Para que o ouro seja novamente lixiviado no rejeito da lixiviação, pré-tratamentos devem ser feitos, como pré-aeração para oxidação de sulfetos, além de correção de ph com soda cáustica e/ou cal hidratada. Testes foram realizados externamente, em laboratório no Zimbábue (Peacocke & Simpson), e reproduzidos no laboratório metalúrgico da Kinross em Paracatu. Procedimento dos Testes Preparo das Amostras Amostras foram coletadas em um dos tanques específico e enviadas para a Peacocke & Simpson para os testes de lixiviação. As amostras foram homogeneizadas anteriormente à amostragem das alíquotas a serem testadas.

4 Teste de Determinação de Ouro Solúvel As amostras foram preparadas a uma proporção de 1.5/1 líquido/sólido utilizando água potável. Nenhum cianeto foi adicionado e agitação foi realizada durante 1,5 hora. A solução final foi analisada. Testes de Lixiviação 1 quilograma de amostra representativa foi preparada e lixiviada da seguinte forma: As amostras foram preparadas a 40% de sólidos; Cal hidratada foi adicionada para corrigir o ph para a faixa de 10,5 a 11,0, seguida de adição de cianeto de sódio para atingir uma concentração de 0,1%; Agitação mecânica foi fornecida durante 24h à polpa, com retirada de amostras de solução regularmente para monitorar a taxa de dissolução do ouro. O volume de amostra retirado não foi corrigido. Após o teste, a polpa foi filtrada e lavada com água e os sólidos foram secos, quarteados e analisados. Testes de Lixiviação com Carvão Ativado 1 quilograma de amostra representativa foi preparada e lixiviada da seguinte forma: As amostras foram preparadas a 40% de sólidos; Cal hidratada foi adicionada para corrigir o ph para a faixa de 10,5 a 11,0; Polpa foi pré-aerada por 1,5 hora antes da adição variada de cianeto de sódio; 40g/l de carvão foram adicionados; Agitação mecânica foi fornecida durante 24h à polpa, com retirada de amostras de solução regularmente para monitorar a taxa de dissolução do ouro. O volume de amostra retirado não foi corrigido; Ao final do teste, o carvão foi peneirado, os sólidos filtrado e lavado com água e analisados em laboratório. Resultados e Discussão - Testes Externos no Zimbábue (Peacocke & Simpson) Determinação de Ouro Solúvel Primeiramente, as amostras foram lavadas com água potável a agitadas por 1,5h. A intenção do teste foi identificar a presença de qualquer ouro solúvel na amostra. Informações do Teste Resultados Teor Cabeça Retrocalculado (ppm) 1,00 Extração da Solução (ppm) 0,01 Extração da Solução (%) 0,80 Valor Residual (ppm) 0,99 Valor Residual (%) 99,20

5 Tabela 1: Determinação de Ouro Solúvel. Imagem 2: Determinação de Ouro Solúvel. Somente 0,8% do ouro da amostra se apresentou como ouro solúvel, como mostrado acima. Testes de Lixiviação Lixiviação com adição de cianeto de sódio foi realizada: Imagem 3: Cinética de Lixiviação. Teste foi realizado com adição de cianeto, porém sem adição de carvão ativado na polpa. Como mostrado no gráfico acima, o ouro lixiviado representou apenas 22% do ouro total da amostra. O teste mostrou a presença de carbono orgânico na amostra, identificado pela queda na extração do ouro entre 3h e 4h de teste. Esse comportamento mostrou que o ouro foi lixiviado e readsorvido pelo próprio minério (efeito preg-robbing). [2] Testes de Lixiviação com Carvão Ativado Diferentes testes de lixiviação foram realizados utilizando cal hidratada e soda cáustica como modificador de ph. A concentração de cianeto adicionada também foi variada para avaliar a sua influência na extração de ouro. A polpa foi pré-aerada por 1,5h visando oxidar cianicidas e elevar a eficiência de lixiviação.

6 - Soda Cáustica como modificador de ph Tabela 2: Informação dos Testes com Soda Cáustica. Concentração de NaCN Teor Cabeça (g/t) Testes de Lixiviação - Soda Cáustica Extração (g/t) Extração (%) Residual (g/t) Consumo NaCN (kg/t) Consumo de NaOH (kg/t) 0,1% 1,0 0, ,40 1,99 4,00 0,2% 1,0 0, ,52 2,95 3,50 0,4% 1,0 0, ,34 4,56 3,50 0,6% 1,0 0, ,55 7,82 3,50 Imagem 4: Extração de Ouro x Concentração de Cianeto de Sódio. O aumento na concentração de cianeto não elevou a extração do ouro no teste. Por outro lado, uma media de 55% de extração foi obtida nos testes. A soda cáustica libera cianeto dos complexos Cu-CN-, portanto, mais cianeto fica então disponível para a lixiviação do ouro. [3] Um grande risco em se utilizar soda cáustica como modificador de ph é o aumento da solubilização do arsênio, que possui uma grande concentração no minério da mina de Paracatu. Tabela 3: Solubilização do Arsênio nos Testes. Arsênio em Solução (ppm) Cal Cal/Soda (2/1) Soda 0,55 0,74 1,12 - Cal Hidratada como Modificador de ph

7 Tabela 4: Informações dos Testes com Cal Hidratada. Testes de Lixiviação - Cal Hidratada Concentração de NaCN Teor Cabeça (g/t) Extração (g/t) Extração (%) Residual (g/t) Consumo NaCN (kg/t) Consumo de Cal (kg/t) 0,1% 1,0 0,79 78,7 0,21 1,84 75,00 0,2% 1,0 0,75 75,3 0,25 1,99 75,00 0,4% 1,0 0,66 66,0 0,34 3,09 75,00 0,6% 1,0 0,50 50,2 0,50 4,33 75,00 Imagem 5: Extração de Ouro x Concentração de Cianeto. A média de eficiência de lixiviação foi maior utilizando cal hidratada como modificador de ph quando comparada aos dos testes realizados com soda cáustica. O aumento na concentração de cianeto não elevou a eficiência de lixiviação, mas sim o oposto. - Testes Realizados no Laboratório Interno de Paracatu

8 Testes de lixiviação foram realizados utilizando os mesmos procedimentos, porém com amostras diferentes, mas provenientes do mesmo tanque específico, que as do laboratório Peacocke & Simpson. A polpa foi agitada em um tanque, com rotação média de 720 rpm. Imagem 6: Tanque com Agitador Utilizado em Paracatu. Testes foram utilizados utilizando soda cáustica e cal hidratada, ao mesmo tempo, como modificador de ph. Baseado nos testes de lixiviação, a Kinross obteve uma média de 51% de extração de ouro das amostras de rejeito. Imagem 7: Extração de Ouro nos testes da Kinross. Os resultados obtidos pela Kinross no laboratório interno não atingiram os mesmos resultados do que os testes realizados pela APT Process. Nos dois testes, porém, a extração foi considerável. Dificuldades de Adsorção

9 Apesar da considerável eficiência de lixiviação nos dois testes realizados na Kinross, a eficiência de adsorção foi uma preocupação. Para cada teste, temos: Imagem 8: Perdas de Adsorção nos Testes da Kinross. Nos testes exploratórios, 10,3% e 21,8% do ouro lixiviado, respectivamente, não foram adsorvidos. Isso está ligado diretamente à qualidade do carvão ativado utilizado. Degradação do Carvão Durante Teste com Agitação Uma grande preocupação relacionada à elevada agitação durante os testes de lixiviação foi a alta degradação do carvão utilizado. Imagem 9: Degradação do Carvão Durante Testes com Agitação.

10 Anteriormente ao teste, 99,1% do carvão ficou retido em malha de 1,2mm. Após 24h de teste, porém, somente 81,3% do carvão ficou retido na mesma malha, mostrando grande degradação do carvão. A alta degradação do carvão ativado se deu pela elevada taxa de agitação no tanque do laboratório. A agitação no laboratório foi mais intensa que a industrial, não representando a quebra de carvão na área industrial. Próximos Passos Devido às diferenças de resultados entre Kinross e Peacocke & Simpson, principalmente relacionados à baixa adsorção e extração em alguns testes, alguns outros passos serão realizados antes da finalização do estudo: Paracatu irá utilizar os mesmos equipamentos utilizados pela Peacocke & Simpson (tanque e agitador); Paracatu irá utilizar o mesmo carvão ativado utilizado pela Peacocke & Simpson; Testes de atividade serão realizados nas amostras de carvão da Kinross e Peacocke & Simpson. Após testes de laboratório, testes industriais serão realizados utilizando uma planta piloto, que processará uma maior quantidade de minério de forma continua, obtendo assim resultados mais representativos.

11 Conclusão Baseado nos trabalhos experimentais realizados em Paracatu e Peacocke & Simpson, é possível identificar um potencial ganho com o reprocessamento dos rejeitos de ouro estocados nos tanques específicos em Paracatu. Criando uma elevada taxa de oxidação, além de acelerada cinética, favorecida pela alta agitação, é possível afirmar que grande parte do ouro contido nos tanques específicos é recuperável. Os resultados dos testes mostram discrepâncias que serão estudadas mais profundamente entre Kinross e APT, visando igualar os resultados. Isso será feito através do uso dos mesmos equipamentos par realização dos testes. O ponto negativo da intensa agitação fornecida à polpa foi a alta degradação do carvão ativado, o que poderia causar uma queda de eficiência do circuito após determinado período. Por outro lado, a agitação da polpa no teste em laboratório foi extrema e maior do que as obtidas em circuitos normais de lixiviação. Os resultados apresentados mostram um grande potencial em reprocessar o ouro dos depósitos de rejeito de lixiviação da região de Paracatu. Referências Bibliográficas [1] Follow-Up Deportment Analysis of Gold & Lead in the CIL Feed & Tailings from Paracatu. AMTEL Report 14/35, September 16, (Internal Report) [2] Helm, M., Vaughan, J., Staunton, W. P., & Avraamides, J. (2009) An Investigation of the Carbonaceous Component of Preg-Robbing Gold Ores. World Gold Conference 2009, The South African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, South Africa. [3] E.A Oraby, J.J. Eksteen. Gold dissolution and copper suppression during leaching of coppergold gravity concentrates in caustic soda-low free cyanide solutions. Processing of Precious Metal Ores, Volume 87, Pages August 22, 2015.