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Estudio De Microorganismos Nativos En Procesos De BiolixiviacióN De Minerales AuríFeros
 

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    Estudio De Microorganismos Nativos En Procesos De BiolixiviacióN De Minerales AuríFeros Estudio De Microorganismos Nativos En Procesos De BiolixiviacióN De Minerales AuríFeros Document Transcript

    • Estudio de Microorganismos Nativos en Procesos de Biolixiviación de Minerales Auríferos Refractarios. Francisco P. Gordillo Espinosa., Víctor A. Sanmartín Gutiérrez, Fabián H. Carrión Mogrovejo. Universidad Técnica Particular de Loja. fpgordillo@utpl.edu.ec, fhcarrion@utpl.edu.ec, Fax: 593-7-2584893 San Cayetano s/n Casilla Postal: 11-01-608 Loja - Ecuador
    • RESUMEN La amplia biodiversidad de nuestro País se manifiesta a través de distintos formas biológicas, es así que, en los distritos mineros de Portovelo y San Gerardo al sur del Ecuador se tomaron muestras de agua y rocas para la identificación de organismos nativos que forman parte de los procesos naturales de lixiviación de minerales sulfurosos. Mediante métodos de identificación logró detectar la presencia de cepas de Thiobacillus ferrooxidans y una especie fúngica aun no determinada, los mismos que han sido aislados, cultivados, experimentados y conservados en medios apropiados. La presente investigación pretende estudiar la adaptación individual y conjunta de las bacterias y los hongos a sistemas adecuados de agitación y aireación, en los cuales se ha colocado concentraciones distintas de muestras auríferas refractarias que provienen de los procesos de recuperación de oro por métodos tradicionales, a fin de comprobar su efectividad como pretratamiento en los procesos de cianuración. La presencia de Thiobacillus ferrooxidans en condiciones ácidas ha sido ya probada con anterioridad, sin embargo, la presencia de especies fúngicas en estas condiciones son estudiadas para probar su eficacia como otra alternativa para la biolixiviación. ABSTRACT The broad biodiversity of our country is manifested through several different biological forms. From the villages of Portovelo and San Gerardo in the southern part of Ecuador, some samples of water and rocks were taken in order to identify the native microorganisms which take part in the natural processes of leaching of sulphurous minerals. It’s been achieved to determine the presence of Spp. Thiobacillus ferrooxidans and a fungi sample which has not been determined yet. These have been isolated, grown, experimented and conserved in appropriate cryogenic environments. The present research intends to study the individual and group adaptation of the bacteria and the fungi upon suitable systems of agitation and ventilation, in which has been placed several different concentrations of refractory auriferous samples. These come from the recovery processes of gold through traditional methods and test their affectivity as pre-treatments upon the cyaniding processes. The presence of Thiobacillus ferrooxidans in acid conditions has already been tested in advance, however, the presence of fungi species in these conditions are studied to prove their efficiency as another alternative for the bioleaching of refractory auriferous minerals. INTRODUCCIÓN El problema de la refractabilidad ha situado a la pirita y la arsenopirita como los más En el Ecuador, gran cantidad de residuos con importantes minerales que encapsulan y hacen características refractarias han sido acumulados refractarios algunos metales como el oro, por varias plantas industriales y por la minería haciendo que el método de recuperación a través artesanal, siendo los contenidos de de oro de de cianuración (Cook 1990), sea poco óptimo y estos relaves, en algunos casos, superiores a los se aplique únicamente a la recuperación de oro 20 gr/tonelada (PRODEMINCA, 2001), además, nativo y de electrum. con estas características, estos yacimientos no Se reconoce actualmente la trascendencia de son factibles de beneficiarlos por procesos de los microorganismos en la formación y concentración o disolución tradicionales transformación físico química de los minerales, impidiendo conseguir porcentajes mayores de con enorme interés en aquellos en los cuales se recuperación. presentan oxidaciones y disoluciones naturales provocadas por la acción de cepas que obtienen 2
    • la energía para su metabolismo oxidando el El cultivo sólido se realizó en cajas petri, hierro y el azufre presentes. Se descubrió unas utilizando un volumen de 25 ml. de medio bacterias capaces de oxidar el azufre elemental FeTSB (Johnson 1987) y se ajustó el pH a 2 con hasta ácido sulfúrico (Vinogradski, 1887) y en ácido sulfúrico concentrado. 1922 V. Rudolf se investigó la influencia de En los cultivos líquidos se utilizó matraces algunas especies de bacterias en la oxidación y Erlenmeyers de 125 ml, se colocó un volumen descomposición de minerales sulfurados en de 50 ml de medio 9K (Silverman and Lundgren, particular de la pirita (Rudolf, 1922), estos 1959) y se ajustó el pH a 2 igualmente con métodos han sido determinados como procesos ácido sulfúrico concentrado, se agitó a 150 rpm, de acción catalítica en la disolución de en un agitador orbital (THERMOLYNE) componentes mineralógicos mediante la acción durante 15 días. directa o indirecta de bacterias. La siembra en los dos casos se realizó en Uno de los microorganismos que más ha condiciones asépticas utilizando cámara de flujo favorecido estos estudios es el laminar (ESCO) y los materiales fueron quimiolitoautótrofo mesófilo Thiobacillus previamente autoclavados (121 ºC, 15 min) y ferrooxidans, que posee la capacidad de catalizar sometidos a 20 min. de radiación UV antes de la compuestos reducidos de azufre y ion ferroso, inoculación. utilizando oxígeno como aceptor electrónico y La conservación de muestras seleccionadas generando ácido sulfúrico como producto final congeladas se realiza en criotubos. Se prepara (Rossi, 1990). una solución crioprotectora de glicerol al 10% La lixiviación microbiológica es un proceso filtroesterilizada más una solución de medio 9K , natural de disolución que resulta de la acción de la solución glicerol-medio 9K se esteriliza en un grupo de bacterias, básicamente del género autoclave (121ºC, 15 min.), los microorganismos Thiobacillus, con capacidad de oxidar minerales a congelarse se siembran en tubos de agar sulfurados, lo que permite liberar los valores inclinado. La solución crioprotectora es añadida metálicos ahí contenidos (Guerrero, 1998) a los tubos de agar y medio líquido, el cultivo es Las muestras de relaves seleccionadas para resuspendido por raspado de las colonias y los ensayos fueron tomadas en galerías de minas agitación respectivamente, luego se coloca 1.5 cerradas en la década del 50 en el sector ml. de la suspensión a cada criotubo y se guarda Soroche Unificado de Portovelo y en un depósito a -80 ºC en congelador o en nitrógeno líquido. nuevo de la mina San Antonio en el sector San Gerardo, en estos lugares se puede apreciar que Determinación Crecimiento Bacteriano las rocas presentan altos grados de meteorización (oxidación). Para determinar la transformación del Fe-2 a El presente estudio permitirá determinar el Fe-3 se prepara una solución de permanganato de comportamiento bacteriano a diferentes potasio 0,1N y se titula sobre 5 ml. de solución concentraciones de mineral, para verificar su extraída de las pruebas en experimentación. crecimiento, el grado de oxidación y el El crecimiento bacteriano se determina porcentaje sólido-liquido de pulpa adecuados tomando 15 µl. de cultivo, se adiciona 5 µl. de para la biooxidación como pretratamiento a la azul de lactofenol, se mezclan en un microtubo, lixiviación con cianuro. la solución se coloca en una cámara de recuento (NEUBAUER) y se cuantifica el número de MATERIALES Y METODOS bacterias contenidas en 5 campos, el valor resultante y recalculado nos da el número Aislamiento, Cultivo y Conservación aproximado de bacterias por mililitro de cultivo. Las muestras de agua y roca fueron tomadas a Caracterización Mineralógica una profundidad entre 50 y 100 metros, se colocaron en frascos estériles de 120 ml. y se La composición mineralógica se determinó transportaron en cajas térmicas aisladas. por microscopia óptica (NIKON EPIPHOT) de 3
    • luz reflejada en secciones pulidas, como se Valores presentan en la Tabla 1. Parámetro Portovelo San Gerardo Cantidad, % Peso Minerales Fórmula Portovelo San específico, g/cm3 2.65 2.92 Gerardo pH Pirita FeS2 19.1 15 ( 35% sólidos) 6.5 7.5 Calcopirita CuFeS2 0.44 6.1 Esfalerita (ZnFe)S 0.95 -- Galena PbS 0.4 -- Tabla 3. Análisis físico de los relaves Arsenopirita FeAsS -- 10 Ganga -- 79.11 68.9 Experimentación Tabla 1. Análisis mineralógico de los relaves El diseño que se utilizó es un ensayo unifactorial. Se realizó 50 pruebas para evaluar Análisis químico los rangos de concentración de pulpa, de las que se seleccionaron 3 de mejor crecimiento y se La lectura para cada metal base se realizó por ensayaron nuevamente por duplicado. El análisis espectrofotometría de Absorción Atómica estadístico se realizó por ajuste de curvas. (PHILIPS-PYE-UNICAM). Los metales Las muestras se procesaron en vasos de preciosos se determinaron por fusión copelación, precipitación de 2000 ml. a concentraciones disgregación ácida del doré y lectura por desde 5 al 60% respectivamente, colocando espectrofotometría de Absorción Atómica. Los mineral refractario homogenizado con una resultados se muestran el la tabla 2. granulometría de 190 mallas (0.78 µm), se adiciona agua destilada y desmineralizada hasta Concentración obtener una solución total de 1000 ml, se agitó a Elemento Portovelo San 175 rpm. en un agitador de jarras (PHIPPS & Gerardo BIRD STIRRER), el pH se reguló Cu (%) 0.14 2.5 periódicamente a 2 con ácido sulfúrico Fe (%) 9.5 15.3 concentrado y la temperatura de la cámara de Pb (%) 0.45 0.03 crecimiento fue de 22 ºC; cada muestra se Zn (%) 0.62 0.03 mantuvo en agitación en las condiciones As (%) 0.08 7.84 descritas durante 21 días (Bañuelos y Castillo, S (%) 12.1 8.9 1993). Au (g/ton) 9.2 19.98 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tabla 2. Análisis químico de los relaves La figura 1, 2, 3 nos muestra el crecimiento Análisis Físico. bacteriano en los minerales de estudio en tres diferentes concentraciones: 25%, 30% y 35% Se determinó el peso específico por el método respectivamente. del picnómetro y el control de pH con En la Figura 1 se observa una relación de peachímetro (THERMO ORION), los resultados crecimiento similar hasta el día 19, a partir del se muestran en la tabla Nº 3. El análisis cual se distingue mayor crecimiento en la granulométrico se realizó por vía seca y húmeda muestra de S. Gerardo. en vibrotamiz (RETSCH) con un pasante del Durante las primeras dos semanas (Figura 2) 80% a 190 mallas. se observa un moderado crecimiento en el mineral de Portovelo, no así en el de S. Gerardo que se mantiene con un crecimiento lineal durante este tiempo, a partir del día 11 la 4
    • muestra de S. Gerardo crece y la de Portovelo El consumo de ácido sulfúrico para regular el decrece posiblemente por la influencia de las pH esta en función directa de la composición características mineralógicas, en el día 17 se nota mineralógica, evidenciando su estabilización a un repunte en el crecimiento de Portovelo partir de la segunda semana, con una tendencia a similar al de S. Gerardo, en adelante se observa un pH de 2.5 como se indica en la figura 4. un crecimiento análogo. Crecimiento Bacteriano al 25% Crecimiento Bacteriano al 35% 8,E+07 8,E+07 [ X ] (bac/ml) [ X ] (bac/ml) 6,E+07 6,E+07 4,E+07 4,E+07 2,E+07 2,E+07 0,E+00 0,E+00 0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 Tiempo (días) Tiempo (días) Portovelo S. Gerardo Portovelo S. Gerardo Figura 1. Crecimiento bacteriano al 25% de Figura 3. Crecimiento bacteriano al 35% de pulpa. pulpa. Crecimiento Bacteriano al 30% Crecimiento Bacteriano en los relaves 8,E+07 . Bacterias en 21 días 2,E+07 [ X ] (bac/ml) 6,E+07 Promedio de 2,E+07 (bact/ml) 4,E+07 1,E+07 2,E+07 5,E+06 0,E+00 0,E+00 25% 30% 35% 0 5 10 15 20 25 Concentración de pulpa Tiempo (días) Portovelo S. Gerardo Portovelo S. Gerardo Figura 2. Crecimiento bacteriano al 30% de Figura 4. Promedios de crecimiento pulpa La titulación del hierro para la determinación En la Figura 3, se observa una tendencia de indirecta del crecimiento bacteriano de las crecimiento equivalente de las dos muestras muestras de Portovelo y San Gerardo se muestra hasta el día 12, a partir del cual se observa en la figura 5 y 6, en las cuales a partir de la diferencias de crecimiento hasta el día 19, segunda semana sus valores aumentan alcanzando valores que crecen aceleradamente proporcionalmente al tiempo, debido también al hasta el día 21. aumento de la cinética de crecimiento En la Figura 4 se observa el crecimiento bacteriano. Se determinó que en todas las promedio en los 21 días de ensayo y a diferentes muestras aumenta el porcentaje de hierro en la concentraciones de las muestras en estudio, se pulpa a partir del día 12 para San Gerardo y 14 puede notar que la concentración de pulpa al para la muestra de Portovelo. 30% es mejor para el desarrollo bacteriano en las En condiciones controladas las cepas dos muestras. bacterianas recolectadas se adaptan exitosamente 5
    • a los medios de cultivo in Vitro y a los ensayos con pulpa mineral, mostrando los mejores crecimientos a una concentración de pulpa del Figura 7. Oxidorreducción en los relaves de 30%, debido a la presencia de azufre y hierro San Gerardo. (Tabla 1 y 2) notándose mayor biomasa a partir del día 15 con valores superiores a 6.0+E07 bact/ml. Variación de pH Durante los primeros días la disolución de minerales produce elevados valores de pH, 10 estabilizándose a partir del día 10 hasta alcanzar 8 un valor constante de 2.5 después del día 15, 6 esto sugiere que el metabolismo microbiológico pH 4 produce ácido sulfúrico para la autorregulación 2 del medio. 0 Las muestras observadas por microscopía de 0 1 10 17 21 luz transmitida presentan una gran cantidad de Tiem po (dìas) cristales de sulfato de calcio, esto es un indicador indirecto de la descomposición de los Portovelo S. Gerardo carbonatos. En los ensayos se observa una gran Figura 5. Variación del pH en la pulpa a 35% adaptación de una especie de hongo filamentoso de concentración. muy esporulante que sobrevive en condiciones Oxidación de ion Ferroso en Portovelo altamente ácidas y sin la presencia de carbohidratos. 0,1 En función de los resultados estadísticos se Concentración de Fe concluye que el mejor crecimiento bacteriano 0,08 ocurre a una concentración de 30% en 0,06 condiciones controladas de granulometría, pH, (g/l) 0,04 temperatura, aireación y agitación. 0,02 0 REFERENCIAS 6 9 12 14 16 19 21 Tiem po (dìas) Bañuelos, S. y Castillo, P. Recuperación de Metales Preciosos a Partir de Sulfuros Minerales 25% 30% 35% Refractarios, utilizando el Proceso de Lixiviación Bacteriológica. Geomimet. Nº 184. Figura 6. Oxidorreducción en los relaves de pp. 9-18. 1993 Portovelo. Chapaca, G. Ávila, M. Evaluación de las Oxidación del ion ferroso en S. Gerardo Causas de Refractariedad de un Mineral Aurífero de la Zona de Bella Rica. Seminario 0,1 Concentración de Fe Internacional de Minería, Metalurgia y Medio 0,08 Ambiente. pp. 113-123. 2003. 0,06 (g/l) 0,04 Chiacchiarini, P. Lavalle, L. Tecnologías 0,02 Emergentes para la Bioremediación de Metales y 0 su Relación con la Enseñanza de la Química. 6 9 12 14 16 19 21 Universidad Nacional de Comahue. Facultad de Tiem po (dìas) Ingeniería. 25% 30% 35% 6
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