Carbón en pulpa frente a carbón en lixiviación: cuál conviene
En la disyuntiva entre carbón en pulpa (CIP) y carbón en lixiviación (CIL), el CIL gana en la mayoría de las plantas modernas de oro: lixiviar y adsorber en los mismos tanques elimina 20–30% de los recipientes y neutraliza los minerales preg-robbing que pueden quitar 5–15% de recuperación a un circuito CIP. El CIP solo se mantiene delante con alimentaciones limpias, de lixiviación rápida y bajas en finos.
Puntos clave
- El CIL lixivia y adsorbe a la vez; el CIP termina la lixiviación y luego adsorbe en un tren separado.
- El CIL tolera minerales preg-robbing y con muchos finos que cuestan 5–15% de recuperación en CIP.
- El CIP entrega carbón cargado de mayor ley, pero necesita unos dos tanques más por tren.
- El inventario de carbón y las pérdidas por atrición son mayores en CIL; el servicio de cribas cambia en momento, no en número.
- Los fundamentos de adsorción y diseño de tanques están en la guía de lixiviación.
Qué son y en qué se diferencian
Ambos circuitos recuperan oro disuelto de la pulpa cianurada con carbón activado granular y terminan igual: carbón cargado a elución, electroobtención o precipitación con zinc, y disposición de relaves. La diferencia no es química, sino dónde se sitúa la adsorción en el diagrama.
ASME VIII Div 1 frente a Div 2 en la práctica
Lixiviación: reglas de selección
El CIP pone en contacto pulpa totalmente lixiviada con carbón en seis a ocho tanques agitados, después de que la cianuración se completó en un tren aparte. El oro está como complejo aurocianuro Au(CN)₂⁻, que el carbón adsorbe en su estructura porosa; la pulpa avanza y el carbón retrocede en contracorriente, de modo que el carbón más fresco se encuentra con la pulpa más estéril.
El CIL disuelve el oro con NaCN diluido y adsorbe el Au(CN)₂⁻ en los mismos recipientes al mismo tiempo: un solo tren hace dos tareas que el CIP reparte en dos. Las cinéticas se solapan: el oro que se disuelve en el tanque 3 ya está siendo capturado en los tanques 1 y 2.
El mineral preg-robbing es una alimentación carbonosa con carbono orgánico natural o material grafítico que readsorbe el aurocianuro y roba oro ya disuelto. Es el argumento más fuerte de la comparación, porque los dos circuitos lo tratan de forma muy distinta. El inventario de carbón es el stock de trabajo que la planta mantiene en los tanques, avanzado contra el flujo de pulpa y retirado periódicamente para elución y regeneración térmica: su tamaño, la ley y la atrición explican buena parte del costo operativo.
Ambos muelen a P80 de 53–75 µm, porque el limitante suele ser la liberación y no la adsorción.
Diferencias de diagrama
| Etapa | Diagrama CIP | Diagrama CIL |
|---|---|---|
| 1. Molienda | Molino de bolas o SAG a P80 53–75 µm | Igual |
| 2. Lixiviación | Tren dedicado, 6–8 tanques, 24–48 h, sin carbón | Primeros tanques del tren único, 2–4 h cada uno, con carbón presente |
| 3. Adsorción | Tren dedicado, 6–8 tanques, ~1 h cada uno | Los mismos tanques; la adsorción corre desde el tanque 1 |
| 4. Cribado interetapa | Solo en tanques de adsorción | En todos los tanques del tren |
| 5. Transferencia de carbón | Contracorriente, con air lifts | Igual, pero la cadencia la marca el avance de la lixiviación |
| 6. Residencia total | Lixiviación + adsorción, 30–56 h típicas | Solo lixiviación, 20–32 h típicas |
| 7. Aguas abajo | Carbón cargado a elución, electroobtención, fundición | Idéntico |
De ahí salen tres consecuencias prácticas. Número de recipientes: una planta que en CIP necesitaría 8 tanques de lixiviación más 7 de adsorción —15 vasijas agitadas— suele cumplir el mismo servicio metalúrgico con 9–12 tanques CIL; menos acero, menos hormigón, menos agitadores y menos edificio. Perfil de ley en solución: en CIP la alimentación a adsorción es solución rica totalmente lixiviada, de 2–10 mg/L Au, así que el primer carbón carga rápido y la eficiencia por tanque es alta; en CIL la ley se deprime desde el inicio porque el carbón retira el oro al mismo ritmo que el cianuro lo disuelve: bueno para asegurar la recuperación, pero el carbón carga más despacio y a menor ley final. Momento del cribado: el número de cribas por tanque es idéntico, pero las del CIP ven pulpa ya acondicionada mientras las del primer tanque CIL ven pulpa fresca con residuos gruesos, donde el oro grueso y la arenilla tienden a cegar aberturas.
Por qué el CIL tolera preg-robbing y finos
El preg-robbing es una carrera: una vez disuelto el oro, lo captura el carbón activado o la materia carbonosa del propio mineral. En CIP el tren de lixiviación opera 24–48 h sin carbón activado, y el carbono orgánico natural —ácidos húmicos, carbono grafítico, materia bituminosa— tiene toda esa ventana para readsorber el Au(CN)₂⁻ en superficies que nunca llegarán a elución. La pérdida es silenciosa: los ensayos de alimentación y relave parecen normales y el oro disuelto no aparece en ninguna parte.
En CIL el carbón activado entra al primer tanque con la pulpa. Su afinidad y cinética por el Au(CN)₂⁻ son mucho mayores que las del carbono natural, así que captura el complejo minutos después de la disolución y lo retiene hasta la elución: convierte una competencia química que se perdía en una que se gana. Las plantas con minerales carbonosos suelen reportar mejoras de 5–15 puntos al pasar de CIP a CIL, con ganancia específica que debe confirmarse con ensayos diagnósticos.
Los minerales con muchos finos premian al CIL por otra razón: el tiempo. Los finos —material bajo unos 20 µm— elevan la viscosidad, frenan la difusión de cianuro y oxígeno hacia la superficie del oro y alargan la lixiviación. Un CIP que enfrente 40 horas de lixiviación debe construir 40 horas de tren y además un tren de adsorción detrás; el CIL absorbe esa lixiviación larga dentro de su tren único y adsorbe gratis durante las mismas horas.
Comparación cara a cara
| Parámetro | CIP | CIL | Veredicto |
|---|---|---|---|
| Tiempo de residencia | Lixiviación 24–48 h + adsorción 6–8 h, total 30–56 h | Tren único, 20–32 h | CIL es 20–40% más corto para igual servicio |
| Número de tanques | 13–16 recipientes | 8–12 en un tren | CIL recorta 20–30% |
| Inventario de carbón | Moderado; leyes altas (3,000–5,000 g/t Au) | 1.5–2× mayor; leyes de 1,000–2,500 g/t Au | CIP tiene menos carbón y lo eluye más cargado |
| Servicio de cribas | Solo en adsorción; pulpa limpia y lixiviada | En todos los tanques; residuos gruesos al inicio | CIP más simple; CIL exige criba robusta en el tanque 1 |
| Tolerancia a preg-robbing | Pobre; 24–48 h de solución sin protección | Fuerte; el carbón compite desde el primer minuto | CIL es la única opción aceptable en mineral carbonoso |
| CAPEX | Mayor: dos trenes, más tanques y agitadores | 10–20% menos capital de área de adsorción | CIL gana en proyecto nuevo |
| OPEX | Menos pérdidas de carbón; más potencia total de agitación | Menos horas de agitador; más inventario y más elución | Comparable; el mineral decide el balance |
| Riesgo de puesta en marcha | Dos trenes que ajustar, pero simples | Un tren, pero lixiviación y adsorción interactúan desde el día uno | CIP arranca algo más rápido; CIL llega a mejor punto final |
El tiempo de residencia es la diferencia de primer orden: el CIL convierte horas de adsorción en horas de lixiviación, y con ello baja el total y el número de tanques, que es la línea de capital. El inventario va al revés: al adsorber con ley deprimida el CIL necesita 1.5–2 veces más carbón para la misma captura diaria, y ese carbón llega a elución con menor ley, lo que eleva la frecuencia por kilogramo producido. Las cribas son un tema de momento y no de cantidad, pero el primer tanque CIL debe tolerar la pulpa más abrasiva de la planta.
La secuencia de arranque también difiere: primero se prueban agitadores, air lifts y cribas con agua; el CIP ajusta cianuro (0.3–0.5 g/L NaCN típico), pH 10.5–11.0 y oxígeno sin carbón y luego lo incorpora a una lixiviación ya estable; el CIL debe establecer lixiviación y transferencia a la vez, típicamente a caudal reducido y con cadencia de transferencia lenta, vigilando la ley de relave cada hora. El inventario se construye por etapas (50%, 80% y diseño completo) y la aceptación se hace con pérdidas en solución de relave bajo 0.02 mg/L Au sostenidas 72 h, no con un buen turno.
Qué elegir según el mineral
| Condición | Circuito preferido | Razón |
|---|---|---|
| Carbonoso, preg-robbing (TOC > 0.2%, prueba diagnóstica positiva) | CIL | El carbón del tanque 1 compite mejor que el carbono natural |
| Muchos finos, cinética lenta (>30 h de residencia) | CIL | La adsorción viaja dentro de la lixiviación larga |
| Mineral limpio de molienda libre, cinética rápida (<24 h) | CIP | La alimentación de alta ley maximiza la carga del carbón |
| Molienda fina, P80 < 53 µm | CIL | Lixiviación larga y finos favorecen el tren único |
| Reconversión con tanques de lixiviación ociosos | CIP | Reutiliza recipientes; capital incremental mínimo |
| Proyecto nuevo con mineralogía incierta | CIL | Más robusto frente a lo que realmente se minará |
Para minerales carbonosos preg-robbing el CIL es preferible porque el carbón activado del primer tanque captura el complejo minutos después de la disolución, antes de que el carbono orgánico natural lo reabsorba. Para minerales con finos y lixiviación lenta, porque la residencia extendida se absorbe en un solo tren en lugar de un tren de lixiviación más uno de adsorción. Para mineral limpio y rápido, el CIP es preferible porque una lixiviación completa con alta ley carga el carbón a 3,000–5,000 g/t Au y reduce inventario, frecuencia de elución y oro inmovilizado. En reconversiones con tanques útiles, el CIP gana porque el tren de adsorción es el único capital nuevo.
Manejo del carbón en cada circuito
Tamaño del inventario. El CIL carga más carbón. Adsorber con ley baja hace que cada tonelada recoja oro más despacio, así que necesita 1.5–2 veces el inventario del CIP para la misma captura diaria. Regla de primera aproximación: inventario cercano a 20–40 veces la producción diaria de oro en gramos, refinada con ensayos.
Ley del carbón y frecuencia de elución. El espejo del mayor inventario es la menor ley. El CIP con 3,000–5,000 g/t entrega más oro por ciclo; el CIL con 1,000–2,500 g/t implica más ciclos por kilogramo, más reactivo por ciclo y más pasadas de regeneración térmica. Cada ciclo además desprende finos, así que el CIL consume más reposición: una cifra a confirmar en ensayos, porque la atrición depende de la dureza del carbón, del bombeo de transferencia y del desgaste de cribas.
Cribas y transferencia. Ambos avanzan el carbón en contracorriente, pero las cribas del CIL trabajan todo el tiempo con pulpa que aún lleva partículas gruesas, por lo que las de cuña de acero o polímero en el rango de 0.6–0.8 mm —dimensionadas para retener gránulos de 1.4–2.0 mm— requieren inspección más frecuente.
Un punto más: el inventario es también un almacén de oro. Un CIL con 250 t de carbón a 800 g/t promedio tiene unos 200 kg de oro en los tanques, capital de trabajo y a la vez conversión de caja diferida que finanzas debe modelar junto a la metalurgia.
Costo y energía
Las cifras son rangos de nivel pre-factibilidad para plantas de 0.5–5 Mt/a, en dólares, sin minería ni costos del propietario. En capital, para la isla de lixiviación agitada (tanques, agitadores, cribas, air lifts, tuberías, sin molienda), el CIP suele ubicarse en US$25,000–40,000 por tonelada por día de capacidad y el CIL 10–20% por debajo, porque el tren único elimina 3–5 recipientes y sus accionamientos. La isla de elución y regeneración es prácticamente idéntica; una planta de elución de 500 kg por ciclo con horno de regeneración suma habitualmente US$2–5 millones a cualquiera de los dos.
En operación, la agitación es la mayor carga eléctrica del área: 0.8–1.5 kWh/t procesada, con el CIL en el extremo bajo por tener menos recipientes agitados. El consumo de carbón activado corre en 10–25 g/t en un CIP bien operado y 15–35 g/t en un CIL comparable por la mayor frecuencia de elución; con carbón a US$3,000–5,000/t, esa diferencia vale US$0.02–0.05 por tonelada, pequeña frente a reactivos pero no nula. Cianuro (0.3–1.0 kg/t de NaCN) y cal (0.5–2 kg/t) son prácticamente iguales. Los reactivos y la energía de elución escalan con la frecuencia, y ahí el CIP muestra un ahorro modesto, típicamente US$0.05–0.15/t.
El neto: en un modelo a 10 años el ahorro de capital del CIL domina en obra nueva, mientras la economía de carbón y energía del CIP recupera unos dólares por tonelada; ninguna brecha es suficiente para pasar por alto la mineralogía.
Datos de campo: reconversión en una planta de 1.2 Mt/a
El caso es un compuesto ilustrativo de experiencia del sector, representativo de una clase real de problema y no de una operación identificada. Una planta de 1.2 Mt/a (≈3,300 t/d) se construyó como CIP convencional: ocho tanques de lixiviación de 4 h, siete de adsorción de 1 h y molienda a P80 63 µm. A los tres años la mina llegó a una zona con 0.4% de carbono orgánico total y los ensayos confirmaron preg-robbing real: con carbón presente se recuperaba 91%, sin carbón la curva se estancaba en 82%.
Los datos de planta contaron lo mismo. Las pérdidas en solución de relave subieron de 0.015 a 0.048 mg/L Au —unos 96 kg de oro al año a los caudales de diseño— y la ley del carbón cargado cayó de 3,800 a 2,600 g/t mientras la planta compensaba transfiriendo más rápido.
La reconversión pasó los primeros cuatro tanques de lixiviación a servicio CIL instalando cribas interetapa y transferencia por air lift, y dejó los últimos cuatro tanques más el tren de adsorción completo como etapa de pulido CIP: un arreglo híbrido que colocó el carbón justo donde ocurría el preg-robbing. El capital fue de unos US$2.8 millones, dominado por cribas, sistemas de transferencia e interconexiones. En los seis meses siguientes las pérdidas cayeron a 0.014 mg/L Au, la recuperación global subió 2.7 puntos y el inventario de carbón creció de 190 a 240 t para sostener el servicio añadido. Con el precio del oro vigente, el repago fue inferior a 11 meses.
La lección se generaliza: la elección CIP-CIL no siempre es binaria, y una conversión por etapas que inyecte carbón donde el mineral lo exige captura buena parte del beneficio del CIL a una fracción del costo de obra nueva.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos tanques necesita realmente cada circuito?
Un CIP típico opera 6–8 tanques de lixiviación más 6–8 de adsorción, en total 12–16 recipientes agitados. Un CIL combina ambas tareas en un tren de 8–12 tanques de 2–4 h cada uno. Los números exactos dependen de la cinética, la recuperación objetivo y el caudal; el patrón fiable es que el CIL necesita 20–30% menos tanques para el mismo servicio.
¿Por qué el carbón CIL carga a menor ley?
La ley del carbón sigue a la ley de la solución que ve. En CIL el carbón retira el oro apenas se disuelve, la ley media se mantiene baja y cada partícula acumula despacio, terminando en 1,000–2,500 g/t. En CIP el carbón encuentra solución rica de 2–10 mg/L Au y carga rápido a 3,000–5,000 g/t. Mayor ley significa menos ciclos de elución y menos reposición por kilogramo recuperado.
¿Se puede convertir un CIP existente en CIL?
A menudo sí, y la conversión puede ser parcial. Añadir cribas y transferencia por air lift a los primeros tanques de lixiviación crea un híbrido: el carbón entra donde ocurre el preg-robbing y el tren de adsorción sigue como pulido. El capital es modesto, pero el cambio debe verificarse con ensayos que confirmen que la adsorción simultánea no frena la disolución del oro.