Die Festlegung eines Aufbereitungsplans für die Gewinnung von Gold aus niedriggradigen Erzen ist die erste Frage, der sich viele Goldminenprojekte bei ihrem Start unweigerlich stellen müssen. Ein niedriger Gehalt bedeutet nicht, dass kein Abbauwert vorliegt. Entscheidend für Erfolg oder Misserfolg ist vielmehr, ob das Verfahrenskonzept auf die Eigenschaften des Erzes abgestimmt ist und wer die Koordination und Umsetzung der gesamten Produktionslinie übernimmt.Die beiden Cyanid-Goldgewinnungsverfahren CIP und CIL bilden zusammen mit einem zuverlässigen EPC-Anbieter für die gesamte Produktionslinie im Wesentlichen das Grundgerüst eines Konzepts zur Gewinnung und Aufbereitung von Gold aus niedriggradigen Lagerstätten. Im Folgenden werden die Themenbereiche Verfahrensprinzipien, Anwendungsbedingungen, Prozesskonfiguration, Bauweise und häufige Irrtümer näher erläutert.

I. Wo liegen die Schwierigkeiten bei der Gewinnung aus niedriggradigen Goldlagerstätten?

Ein niedriger Gehalt an sich ist kein unüberwindbares Hindernis.Die Schwierigkeiten konzentrieren sich auf drei Bereiche: Die Goldpartikel sind fein verteilt; bei unzureichender Zerkleinerung kann das Gold nicht freigesetzt werden; der hohe Schlammgehalt führt zu einer zähflüssigen Aufschlämmung, wodurch die Permeation und der Stoffaustausch der Laugungsflüssigkeit behindert werden; Begleitelemente wie Arsen, Kohlenstoff und Antimon führen zu einem deutlichen Rückgang der üblichen Cyanidlaugungsrate.

Bei der Ausarbeitung eines Aufbereitungskonzepts für Goldvorkommen mit niedrigem Gehalt besteht der erste Schritt nicht in der Auswahl der Anlagen, sondern darin, die Vorkommensform des Goldes genau zu ermitteln. Für Gold in Klüften, zwischen den Körnern oder in Einschlüssen gelten völlig unterschiedliche Verfahren.Befindet sich das Gold in Sulfiden, kann die Flotation als Hauptverfahren dienen; liegt das Gold überwiegend in freier Form vor und ist das Ganggestein einfach zusammengesetzt, ist die Cyanidauslaugung des gesamten Schlamms der direktere Weg. Wird die Strategie falsch festgelegt, kann dies auch durch noch so präzise ausgewählte Anlagen im Nachhinein nicht mehr ausgeglichen werden.

II. Prinzipien und Unterschiede zwischen CIP- und CIL-Verfahren

Das Wesen der Cyanidlaugung besteht darin, Gold unter alkalischen Bedingungen mit einer Cyanidlösung in einen Gold-Cyanid-Komplex aufzulösen und anschließend mit Aktivkohle oder Zinkpulver aus der Lösung zurückzugewinnen.Vereinfacht ausgedrückt ähnelt dies dem Aufbrühen von Tee: Die wertvollen Bestandteile werden in Wasser gelöst und anschließend extrahiert. Der Unterschied besteht darin, dass das herausgelöste Gold anschließend mit Aktivkohle adsorbiert werden muss.

CIP steht für das „Carbon-in-Pulp“-Verfahren (Kohle-in-Schlamm-Verfahren): Zunächst erfolgt die Auslaugung, anschließend gelangt das Material in den Adsorptionsbehälter. Auslaugung und Adsorption finden in getrennten Behältern statt. Da die Auslaugungszeit ausreichend lang ist und der Prozess präzise gesteuert wird, eignet sich dieses Verfahren für Erze mit schneller Auslaugungsgeschwindigkeit, die eine stufenweise Steuerung erfordern, und wird häufig in größeren Aufbereitungsanlagen eingesetzt.

CIL steht für das Kohle-In-Lauge-Verfahren (Carbon-in-Lixiviation), bei dem Auslaugung und Adsorption gleichzeitig in einem einzigen Behälter stattfinden. Aktivkohle wird direkt in den Auslaugungsbehälter gegeben, und das ausgelöste Gold wird sofort adsorbiert. Der Prozess ist kompakt, erfordert nur wenige Behälter und nimmt wenig Platz ein. Er eignet sich für kleine bis große Aufbereitungsanlagen und lässt sich gut auf konventionelle Gesteinsgoldlagerstätten anwenden.

Es gibt keine allgemeingültige Antwort auf die Frage, welches Verfahren zu wählen ist. Bei geringem Schlammgehalt, einfacher Erzbeschaffenheit und straffen Investitionszeitplänen ist CIL wirtschaftlicher; bei hohem Schlammgehalt, komplexer Erzbeschaffenheit und der Notwendigkeit von Anpassungsspielraum ist CIP die sicherere Wahl.Da bei CIL die Aktivkohle über einen längeren Zeitraum mit der Erzsuspension in Kontakt steht, ist der Aktivkohleverbrauch in der Regel relativ hoch; bei der Aufbereitung von silberhaltigem oder kupferbegleitetem Erz kann die gleichzeitige Adsorption jedoch unter Umständen von Vorteil sein. Der Vergleich verschiedener Verfahren zur Goldgewinnung aus niedriggradigem Erz sollte auf Daten aus Aufbereitungsversuchen basieren und nicht einfach auf Erfahrungen aus ähnlichen Bergwerken übertragen werden.

III. Kurzer Überblick über die CIP-/CIL-Verfahren

Am Beispiel von CIL sieht der typische Ablauf wie folgt aus: Zerkleinerung und Mahlen auf die Zielfeinheit, Eindickung und Entwässerung, Einleitung in den Auslaugungsbehälter, Zugabe von Cyanid und pH-Einstellung mit Kalk, gleichzeitige Zugabe von Aktivkohle zur Adsorption, Siebung und Trennung der goldbeladenen Kohle, anschließendes Säurewaschen, Desorption und Elektrolyse,das Goldschlamm wird geschmolzen, um reines Gold zu gewinnen; das Tailings wird nach der Aufbereitung entsorgt oder trocken gelagert.

Der Unterschied beim CIP-Verfahren besteht darin, dass Auslaugungs- und Adsorptionsbecken getrennt in Reihe geschaltet sind; die Erzsuspension gelangt erst nach Abschluss der Auslaugung in die Adsorptionsstufe.Gemeinsame Kontrollpunkte beider Verfahren sind: Die Mahlfeinheit bestimmt den Dissoziationsgrad, die pH-Kontrolle verhindert Verluste durch Cyanidverflüchtigung, die Auslaugungs- und Adsorptionszeiten müssen aufeinander abgestimmt sein, und die Konzentration der goldbeladenen Aktivkohle sowie die Qualität der Aktivkohle wirken sich direkt auf die Ausbeute aus.Schwer zu verarbeitende Erze, die Arsen, Kohlenstoff oder Antimon enthalten, müssen vor der Auslaugung einer Vorbehandlung unterzogen werden, da sonst die Auslaugungsrate erheblich sinkt.

IV. Welche Erze eignen sich für CIP/CIL und welche nicht?

Geeignet sind: konventionelle Gesteinsgoldminerale zur Cyanidauslaugung des gesamten Schlamms, die Cyanidauslaugung von Flotationskonzentraten, oxidierte oder halboxidierte Goldminerale sowie Erze, deren Schlammgehalt innerhalb eines kontrollierbaren Bereichs liegt.

Nicht für die direkte Auslaugung geeignet: Erze mit hohem Kohlenstoffgehalt weisen einen „Gold-Entzugseffekt“ auf, bei dem das ausgelöste Gold erneut an Kohlenstoffpartikel adsorbiert wird; in arsen- und antimonhaltigen Erzen ist das Gold eingebettet oder die Auslaugung wird gestört;Erze mit hohem Gehalt an grobkörnigem freiem Gold sollten zunächst durch Schwemmung im Mahlkreislauf vorab zurückgewonnen werden, bevor sie der Auslaugung zugeführt werden.

Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eines kombinierten Verfahrens. Wenn grobkörniges und feinkörniges Gold nebeneinander vorkommen, führt die Kombination aus Schwerkraftabscheidung und Cyanidierung oft zu einer gründlicheren Rückgewinnung als ein einzelnes Verfahren. Die Angemessenheit eines Aufbereitungsplans zur Rückgewinnung von Gold aus niedriggradigen Erzen hängt in hohem Maße davon ab, ob die Kombinationspunkte des kombinierten Verfahrens korrekt gewählt wurden.

V. Welche Probleme löst ein EPC-Anbieter für die gesamte Produktionslinie?

Selbst wenn der richtige Prozess gewählt wurde, können die Zielwerte nicht erreicht werden, wenn die Anlagen nicht aufeinander abgestimmt sind. Wenn Brech-, Mahl-, Auslaugungs- und Adsorptionsanlagen von verschiedenen Herstellern stammen, passen Schnittstellen, Produktionskapazitäten und Energieverbrauch nicht zusammen, was zu wiederholten Änderungen an den Rohrleitungen und Pumpentypen vor Ort sowie zu einer Verlängerung der Inbetriebnahmezeit führt. Die versteckten Kosten übersteigen dabei bei weitem die Preisunterschiede zwischen den Anlagen.

Der Mehrwert eines EPC-Anbieters für die gesamte Produktionslinie liegt darin, dass Prozessplanung, technische Planung, Anlagenbau, Montageanleitung, integrierte Inbetriebnahme und Personalschulung einem einzigen Verantwortlichen zur koordinierten Abwicklung übertragen werden, der die Verantwortung für die endgültigen Produktionsziele übernimmt. Bei der Auswahl sollten vor allem drei Punkte berücksichtigt werden: Verfügt der Anbieter über die Fähigkeit, die Prozessplanung auf der Grundlage der spezifischen Eigenschaften des Erzes zu gestalten, anstatt Vorlagen zu verwenden?ob Prozess und Anlagen von ein und demselben Team gesteuert werden, um Diskrepanzen zwischen Zeichnungen und Anlagen zu vermeiden; und ob der Lieferant bereit ist, im Vertrag angemessene Abnahmekriterien festzulegen, die auf den Bedingungen der jeweiligen Erzquelle basieren. Ein Arbeitsmodell, bei dem der Projektträger vor Ort Bau- und allgemeine Montagearbeiter organisiert, während vom Lieferanten entsandte Ingenieure die Arbeiten vor Ort leiten, ist zur Kontrolle der Arbeitskosten weit verbreitet und erleichtert zudem die Koordination vor Ort.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass ein EPC-Vertrag nicht alles abdeckt. Klare Abgrenzungen sind wichtiger als ein weit gefasster Umfang; welche Aufgaben vom Lieferanten übernommen werden und bei welchen der Projektträger mitwirkt, sollte in der Vertragsphase Punkt für Punkt festgelegt werden. Bei der Umsetzung von Konzepten zur Gewinnung und Aufbereitung von Gold aus minderwertigen Erzen sind unklare Zuständigkeiten oft die Hauptursache für Verzögerungen im Bauablauf.

VI. Häufige Irrtümer

Erstens: Das einseitige Streben nach hohen Ausbeuten. Jede Steigerung der Ausbeute geht oft mit höheren Investitions- und Betriebskosten einher; bei Projekten mit geringem Gehalt sollte die Gesamtbilanz über den gesamten Lebenszyklus betrachtet werden und nicht nur ein einzelner Indikator.

Zweitens: Der einfache Vergleich zwischen Haufenlaugung und CIL-Verfahren (Carbon-in-Leach). Die Haufenlaugung ist kostengünstig, weist jedoch begrenzte Auslaugungsraten auf und eignet sich nicht für sulfidische oder kohlenstoffhaltige Erze; Erze, die sich für die Haufenlaugung eignen, sollten diesem Verfahren zugeführt werden – der Einsatz bei Erzen, die sich nicht durch Haufenlaugung aufbereiten lassen, stellt eine Verschwendung von Ressourcen dar.

Drittens: Die Auswahl der Aktivkohle wird vernachlässigt. Kokosnussschalen- und Steinkohleaktivkohle weisen unterschiedliche Porengrößenverteilungen und damit unterschiedliche Adsorptionsfähigkeiten auf. Da die Aktivkohle im CIL-Verfahren einem schnellen Verschleiß unterliegt, sollte dem Härtegrad besondere Bedeutung beigemessen werden.

Viertens: Die Festlegung des Verfahrens ohne vorherige Aufbereitungsversuche. Ohne Versuchsdaten repräsentativer Proben fehlt die Grundlage für die Auswahl der Anlagen – dies ist die häufigste Risikoquelle bei Goldprojekten mit niedrigem Gehalt.

VII. Schlusswort

Wie lässt sich ein Aufbereitungsplan für niedriggradige Goldvorkommen festlegen? Die Antwort lässt sich in einem Satz zusammenfassen: Das Verfahren richtet sich nach den Eigenschaften des Erzes, die Anlagenauswahl nach dem Verfahren, und die Umsetzung wird von einem einzigen Verantwortlichen koordiniert.CIP und CIL haben jeweils ihre Anwendungsgrenzen, und die Wahl des EPC-Anbieters für die gesamte Produktionslinie entscheidet darüber, ob das Konzept unverfälscht in Produktionskapazität umgesetzt werden kann. Durch solide Versuche, einen gründlichen Vergleich der Verfahren und eine klare Festlegung der Verantwortungsgrenzen im Baumodell lassen sich auch bei niedriggradigen Goldvorkommen vorhersehbare Rückgewinnungsergebnisse und eine Rendite erzielen.