Effiziente Goldgewinnung aus Kalin-Goldlagerstätten mittels Kohlenstoff-In-Lage-Verfahren | Professionelle Aufbereitungstechnologien zur Unterstützung der Goldminenerschließung

Kalin-Goldlagerstätten sind die typischsten Vertreter unter den schwer aufzubereitenden Goldlagerstätten und zugleich die Art von Lagerstätten, bei denen Bergbauunternehmer am leichtesten „den Durchblick verlieren“. Die Laborgehalte sind nicht niedrig, und das Erz sieht auf den ersten Blick normal aus, doch sobald es der Cyanidlaugung unterzogen wird, liegt die Ausbeute nur bei drei bis vierzig Prozent – und dafür gibt es nur einen Grund:Das Gold ist „unsichtbar“ – es liegt in submikroskopischer und submikronischer Korngröße eingebettet in den Kristallgittern oder Klüften von Sulfiden wie Pyrit und Arsenopyrit vor. Durch herkömmliches Mahlen lässt es sich nicht ausreichend aufschließen, sodass das Cyanid das Gold nicht erreichen kann und die Auslaugungsrate naturgemäß nicht steigt.Das CIL-Verfahren für Kalin-Goldlagerstätten besteht nicht darin, das Erz fein zu mahlen und direkt in den CIL-Tank zu geben, sondern aus einer Kombination der folgenden Schritte: „Feinmahlung – Anreicherung durch Flotation – Vorbehandlung zur Aufschließung der Einschlüsse – Goldgewinnung durch Kohlenstoff-In-Lixiviation“.Dieser Artikel beginnt mit den Eigenschaften des Erzes aus Kalin-Goldlagerstätten und erläutert anschaulich die prozesstechnische Logik, die Anlagenkonfiguration und den Weg zur Umsetzung einer effizienten Goldgewinnung mittels CIL-Verfahren.

I. Warum ist bei Carlin-Goldlagerstätten eine „direkte Auslaugung“ nicht möglich?

Kalin-Goldlagerstätten (feinkörnige, durchdrungene Goldlagerstätten) weisen vier typische Merkmale auf:

Das Gold liegt in unsichtbarer Form vor. Die Goldpartikelgröße liegt in der Regel im Mikrometer- bis Submikrometerbereich und ist mit bloßem Auge sowie unter einem gewöhnlichen Mikroskop nicht erkennbar; sie sind in den Kristallgittern oder Kristallspalten von goldhaltigen Sulfiden wie Pyrit und Arsenopyrit eingeschlossen. Selbst bei konventioneller Zerkleinerung auf eine Korngröße von -200 Mesh (ca. 80 % des Materials) lässt sich das Gold nicht freisetzen.

Die goldhaltigen Mineralien bestehen hauptsächlich aus Pyrit und Arsenopyrit. Gold ist eng mit Sulfiden verbunden; durch Flotation lassen sich die goldhaltigen Sulfide anreichern, wobei das Gold zusammen mit den Sulfiden abgetrennt wird.

Häufig treten Störelemente wie Arsen, Kohlenstoff und Antimon als Begleitmineralien auf. In arsenhaltigen Erzen kommt Arsen gemeinsam mit Gold vor, und Arsenit verbraucht Cyanid; in kohlenstoffhaltigen Erzen „entzieht“ der Kohlenstoff das Gold – er adsorbiert bereits gelöste Gold-Cyanid-Komplexe, was zu einem drastischen Rückgang der Auslaugungsrate führt;in antimonhaltigen Erzen stört Stibnit die Auslaugung. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass die Auslaugungsrate bei Goldlagerstätten vom Karin-Typ nur 20 %–50 % beträgt.

Das Erz weist eine starke Alteration auf, wobei der Gehalt an tonartigen Bestandteilen möglicherweise hoch ist. Silikatisierung und Tonalteration sind häufig anzutreffen, wobei die tonartigen Bestandteile alle Phasen der Zerkleinerung, Flotation und Auslaugung beeinträchtigen.

Warum funktioniert die direkte Cyanidauslaugung des Roherzes nicht?Erstens ist das Gold eingebettet, sodass das Cyanid keinen Zugang dazu hat; zweitens verbrauchen Arsen, Kohlenstoff und Antimon das Cyanid oder entziehen dem Gold, wodurch die Chemikalien vollständig verschwendet werden. Daher muss bei Kalin-Goldlagerstätten der Weg „Vorbehandlung + Cyanidierung“ eingeschlagen werden, wobei die Flotation und die Feinmahlung die vorbereitenden Schritte der Vorbehandlung darstellen.

II. Die prozesstechnische Logik der hocheffizienten Goldgewinnung durch Carbon-in-Leach (CIL)

GoldProcessingPlant empfiehlt für Kalin-Goldlagerstätten folgenden Hauptablauf: Feinmahlung → Anreicherung der Sulfide durch Flotation → Vorbehandlung zur Aufschließung der Einschlüsse → Goldgewinnung durch Carbon-in-Leach-Verfahren (CIL). Konkret erfolgt dies in vier Schritten:

Schritt 1: Feinmahlung. Die goldhaltigen Sulfide in Carlin-Goldlagerstätten weisen eine feine Korngröße auf und müssen daher fein gemahlen werden, damit sich die Sulfide vollständig vom Ganggestein trennen und die Voraussetzungen für die Anreicherung durch Flotation geschaffen werden.Die Mahlfeinheit wird anhand von Versuchen ermittelt und ist in der Regel feiner als bei herkömmlichen Gesteinsgoldlagerstätten (z. B. höherer Anteil an Partikeln unter -325 Mesh). Es wird eine zweistufige Mahlung mit Gitterkugelmühlen und Überlaufkugelmühlen in Kombination mit einem geschlossenen Hydrosyklonkreislauf eingesetzt, um eine Übermahlung und die Bildung von Schlamm zu vermeiden.Das Ziel der Feinmahlung ist die „Auflösung der Sulfide“, nicht die „direkte Auflösung des Goldes“.

Zweiter Schritt: Anreicherung der goldhaltigen Sulfide durch Flotation. Durch die Flotation werden goldhaltige Sulfide wie Pyrit und Arsenopyrit zu einem Goldkonzentrat angereichert, wodurch das Aufbereitungsvolumen in der nachfolgenden Vorbehandlung erheblich reduziert wird –– dies ist der Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit des Kalin-Goldminenkonzepts: Die Vorbehandlung der gesamten Roherzmenge ist mit extrem hohen Kosten verbunden; durch die vorangehende Flotation zur „Mengenreduzierung“ wird nur das Konzentrat aufbereitet, wodurch sowohl die Investitionen als auch der Chemikalienverbrauch kontrollierbar bleiben.Bei der Flotation kommt ein Verfahren mit „einem Vorlauf, zwei Feinläufen und zwei Spülläufen“ oder „einem Vorlauf, drei Feinläufen und drei Spülläufen“ zum Einsatz. Bei arsenhaltigem Erz muss Arsenit unterdrückt oder das Arsen-Gold-Konzentrat separat flotiert werden; bei kohlenstoffhaltigem Erz müssen die kohlenstoffhaltigen Bestandteile unterdrückt werden. Der Gehalt des Flotationskonzentrats und die Schwefelrückgewinnungsrate wirken sich direkt auf die Wirtschaftlichkeit der anschließenden Vorbehandlung aus.

Dritter Schritt: Die Vorbehandlung löst die Einlagerung auf. Dies ist der „entscheidende Punkt“ bei Karin-Goldlagerstätten. Zu den Vorbehandlungsmethoden gehören: die Vorbehandlung mit firmeneigenen Reagenzien, das Rösten, die Druckoxidation, die biologische Oxidation sowie die chemische Oxidation.Die Auswahl richtet sich nach dem Gehalt an Arsen, Kohlenstoff und Antimon sowie deren Vorkommensform, dem Grad der Goldumhüllung, dem Projektumfang und den örtlichen Umweltschutzbedingungen:

• Vorbehandlung mit firmeneigenen Chemikalien: Durch ein maßgeschneidertes Chemikaliensystem werden kohlenstoffhaltige Bestandteile passiviert und eingebettete Sulfide oxidiert. Der Prozess ist relativ einfach, erfordert geringe Investitionen und eignet sich für arsen- und kohlenstoffhaltiges Erz mittlerer Schwierigkeitsgrade;
• Rösten: Eignet sich für Konzentrate mit hohem Arsen- und Schwefelgehalt, erfordert jedoch eine begleitende Säuregewinnung aus Rauchgasen sowie eine Arsenbehandlung und stellt hohe Anforderungen an den Umweltschutz;
• Druckoxidation/biologische Oxidation: Geeignet für schwer zu behandelnde Konzentrate mit stark eingebettetem Arsen und hohem Arsengehalt; die Investitions- und Betriebskosten sind höher, jedoch wird die Einbettung vollständig aufgelöst.

Ob die Vorbehandlung ordnungsgemäß durchgeführt wurde, entscheidet direkt über die Ausbeute bei der anschließenden Kohlenstoffauslaugung – wenn die Einlagerung nicht aufgebrochen wurde, ist jede Optimierung der Kohlenstoffauslaugung vergeblich.

Schritt 4: Goldgewinnung durch Kohlenstoff-Laugung (CIL). Das vorbehandelte Material (oder Konzentrat) wird als Aufschlämmung in das CIL-System geleitet: In den Auslaugungsbehälter werden Cyanid und Kalk gegeben, um den pH-Wert auf 10–11 einzustellen; während der Auslaugung wird Aktivkohle zur Adsorption zugegeben (die Aktivkohle wird im letzten Behälter zugegeben, bewegt sich im Gegenstrom vorwärts und kommt dabei in entgegengesetzter Richtung mit der Aufschlämmung in Kontakt);die mit Gold beladene Aktivkohle wird durch Sieben abgetrennt, säuregewaschen, durch Desorption und Elektrolyse gereinigt und der Goldschlamm geschmolzen, um reines Gold zu gewinnen.Das CIL-Verfahren kombiniert Auslaugung und Adsorption, ist kompakt aufgebaut und erfordert nur wenige Tanks; es eignet sich daher für Karin-Goldlagerstätten, bei denen nach der Vorbehandlung eine schnelle Auslaugungsgeschwindigkeit erreicht wird. Ist die Auslaugungsgeschwindigkeit eher langsam, kann alternativ das CIP-Verfahren gewählt werden, bei dem zuerst ausgelaugt und dann adsorbiert wird, wodurch mehr Zeit für die Auslaugung zur Verfügung steht.

III. Konfiguration der Kernanlagen für das CIL-Verfahren

Zerkleinerungs- und Mahlabschnitt: Grobzerkleinerung mit Backenbrecher, Mittel- und Feinzerkleinerung mit Kegelbrecher, zweistufige Vermahlung mit Gitterkugelmühle + Überlaufkugelmühle, geschlossener Kreislauf mit Hydraulikzyklon/Schneckenklassierer.Bei der Feinmahlung sind der Energieverbrauch und die Abrasivität hoch, weshalb die Durchflusselemente durch verschleißfeste Komponenten ersetzt werden müssen.

Flotationsabschnitt: Flotationsmaschinen vom Typ SF (selbsansaugend), XCF/KYF (belüftet, bevorzugt für Großanlagen), BF und JJF, kombiniert zu Vor-, Zwischen- und Endauswahlanlagen;dazu gehören Dosieranlagen für Inhibitoren, Sammler und Schaumbildner; für arsen- und kohlenstoffhaltige Erze ist eine spezielle Auslegung des Reagenzsystems erforderlich.

Vorbehandlungsstufe: Je nach Verfahrensablauf – für die chemische Vorbehandlung werden Rührreaktionsbehälter und ein System zur Reagenzvorbereitung bereitgestellt; für die Röstung werden Röstöfen und eine Abgasbehandlung bereitgestellt; für die Druckoxidation werden Hochdruckkessel bereitgestellt; für die biologische Oxidation werden Bioreaktoren bereitgestellt. Diese Stufe stellt hohe Anforderungen an die Werkstoffe (säurebeständig, korrosionsbeständig, druckbeständig) und erfordert eine maßgeschneiderte Ausführung.

Kohlegaugungs- und Adsorptionsabschnitt: Auslaugungsbecken (mit Rührwerk und Belüftung), hocheffiziente Kohlegaugungsbecken mit Doppelrädern, Aktivkohle-Adsorptionssystem, Kohlesieb, Kohlehebevorrichtung, Kohlehebepumpe.

Desorptions-, Elektrolyse- und Schmelzabschnitt: Desorptionskolonnen bei Raumtemperatur und Normaldruck oder bei hoher Temperatur und hohem Druck, Elektrolysezellen, Goldschmelzöfen; kann als skidmontierte Einheit integriert werden.

Konzentrations- und Entwässerungsabschnitt: Hochleistungskonzentrator, Platten- und Rahmenfilterpresse (Trockenaustragung von Abgangsmaterial, Entwässerung des Konzentrats), Entwässerungssieb.

Hilfssysteme: Schlacke- und Schlammpumpen, Frischwasserpumpen, Kreislaufwassersystem, Aufbereitungssystem für cyanidhaltiges Abwasser, Stromverteilungs- und Steuerungssystem; bei Projekten im Ausland können Dieselgeneratoren integriert werden.

GoldProcessingPlant verfügt über zwei eigene Produktionsstandorte in Shandong und Jiangxi, an denen die oben genannten Kernanlagen eigenständig hergestellt werden. Prozessingenieure und Maschinenbauingenieure arbeiten im Team zusammen, sodass die Anlagen gemäß den Prozesszeichnungen gefertigt werden und Schnittstellen sowie Produktionskapazitäten optimal aufeinander abgestimmt sind.Für die Feinmahlung in Karin-Goldlagerstätten sowie für korrosive Betriebsbedingungen mit Arsen- und Kohlenstoffanteilen können die Werkstoffe der Anlagen, die Rührwerkskonstruktion und die Motorleistung individuell angepasst werden.

IV. Warum ist „professionelle Aufbereitungstechnik“ der Schlüssel zur Erschließung von Kalin-Goldlagerstätten?

Das Investitionsrisiko bei Kalin-Goldlagerstätten ist weitaus höher als bei herkömmlichen Gesteinsgoldlagerstätten – wählt man den falschen Aufbereitungsprozess, bedeutet dies nicht nur eine „etwas geringere Ausbeute“, sondern dass das Gold „überhaupt nicht ausgewaschen werden kann“. Der Wert professioneller Aufbereitungstechnologie zeigt sich in vier Aspekten:

Erstens: Versuche bestimmen den Weg. Bei Carlin-Goldlagerstätten müssen systematische prozessmineralogische Analysen und Aufbereitungsversuche durchgeführt werden: Die Goldphasenanalyse bestimmt den Einlagerungsgrad, Flotationsversuche ermitteln die Anreicherungswirkung von Sulfiden, Vergleichstests der Vorbehandlungsverfahren klären, welcher Weg – Chemikalienbehandlung, Röstung oder Oxidation – wirtschaftlich machbar ist, und Kohlenstoff-Laugungsversuche legen die Laugungsparameter fest.Ohne diese Daten ist ein Konzept nur ein Luftschloss.

Zweitens bestimmt die Wahl des Vorbehandlungsverfahrens direkt die Investitionshöhe. Die Investitionsunterschiede zwischen chemischer Vorbehandlung und Druckoxidation können um ein Vielfaches betragen; die Entscheidung basiert auf dem Einlagerungsgrad des Erzes und wirtschaftlichen Berechnungen, nicht auf dem Grundsatz „je gründlicher, desto besser“.

Drittens muss bei der Abstimmung von Flotation und Vorbehandlung die Gesamtbilanz betrachtet werden. Bei einem Flotationskonzentrat mit hohem Gehalt und geringer Durchsatzmenge sind die Investitionen in die Vorbehandlung gering, jedoch müssen Verluste bei der Flotationsausbeute berücksichtigt werden; wird die Flotationsausbeute erhöht und die Konzentratmenge gesteigert, steigen die Investitionen in die Vorbehandlung. Dieser Ausgleichspunkt muss durch Versuche und wirtschaftliche Berechnungen ermittelt werden.

Viertens: Die Parameteroptimierung während der Inbetriebnahmephase entscheidet über die endgültigen Kennzahlen. Die Wirksamkeit der Vorbehandlung, die Auslaugungszeit, die Cyanidkonzentration, der Aktivkohleverbrauch und die pH-Regelung – jeder dieser Faktoren beeinflusst die Ausbeute. Die von den vor Ort tätigen Ingenieuren geleiteten, materialbegleiteten Testläufe und die schrittweise Optimierung der Parameter sind ein entscheidender Schritt, um „Testkennzahlen“ in „Produktionskennzahlen“ umzuwandeln.

Das Team von GoldProcessingPlant besteht aus Aufbereitungsingenieuren, Metallurgieexperten, Maschinenbauingenieuren und einem Projektmanagementteam. Die Kernmitglieder verfügen über mehr als 20 Jahre Branchenerfahrung und haben sich auf die Vorbehandlung sowie den Carbon-in-Leach-Prozess (CIL) bei schwer aufzubereitenden arsen- und kohlenstoffhaltigen Golderzen spezialisiert.Wir versprechen keine absoluten Zahlen, die von den tatsächlichen Gegebenheiten des Erzes losgelöst sind, sondern Folgendes: Wir legen anhand von Versuchsdaten die Strategie fest, definieren den Prozess anhand der Verfahrensplanung, gewährleisten die Umsetzung durch die Anlagenfertigung und entsenden Ingenieure vor Ort, um die Goldausbeute zu optimieren.

V. Umsetzungsweg und Kooperationsmodelle

Vorgehensweise bei Kalin-Goldprojekten:

Schritt 1: Aufbereitungsversuche und Prozessvalidierung. Entnahme von Proben zur chemischen Multielementanalyse, Analyse der Goldphasen und der Korngrößenverteilung; Durchführung von Feinmahlversuchen, Flotationsversuchen im offenen bzw. geschlossenen Kreislauf, Vergleichstests verschiedener Vorbehandlungsverfahren sowie Vergleichstests zwischen Carbon-in-Leach (CIL) und Carbon-in-Pulp (CIP); der Bericht enthält eine Liste der ausgewählten Anlagen sowie einen vorläufigen Kostenvoranschlag.

Schritt 2: Verfahrensplanung und technische Zeichnungen. Erstellung von Prozessablaufdiagrammen, einer Liste der Anlagenkonfiguration, eines Lageplans des Werksgeländes, Fundamentplänen für die Anlagen sowie einer Skizze der baulichen Gegebenheiten.

Dritter Schritt: Anlagenfertigung und Versand. Herstellung der Kernanlagen, Koordination der Hilfsmaterialien, Qualitätskontrolle vor Auslieferung; bei Auslandsprojekten frühzeitige Planung der Schiffsabfahrtstermine und Einplanung einer Pufferzeit für die Zollabfertigung.

Vierter Schritt: Montageanleitung und Inbetriebnahme. Entsendung von Ingenieuren zur Anleitung bei der Aufstellung der Anlagen, dem Anschluss der Rohrleitungen und der Elektroinstallation; Leitung der Einzelinbetriebnahme und der Probebetriebe mit Material; Optimierung der Vorbehandlungsparameter, der Mahlfeinheit, des Chemikalieneinsatzes und der Auslaugungsparameter bis zur Gewinnung von qualitätskonformem Gold sowie Schulung des Kundenteams.

Richtwerte für die Projektdauer: Bei Standardprojekten dauert es vom Beginn der Verfahrensplanung bis zur Inbetriebnahme etwa 8–15 Monate; bei Karin-Goldminen ist die Test- und Inbetriebnahmephase aufgrund der Kombination aus Feinmahlung, Flotation, Vorbehandlung und mehrstufiger Kohlenauslaugung länger; für schwer zu verarbeitende Erze, abgelegene Bergbaustandorte im Ausland oder umfangreiche Sonderanfertigungen sind zusätzliche Zeitpuffer einzuplanen.

GoldProcessingPlant sieht keine obligatorische Bündelung vor: Es ist möglich, nur Aufbereitungsversuche und Prozessvalidierungen durchzuführen, nur die Prozessplanung oder Konstruktionszeichnungen zu erwerben, nur Anlagen zu beschaffen, nur Ingenieure für die Inbetriebnahme vor Ort zu beauftragen oder ein komplettes EPC-Schlüsselfertigprojekt in Auftrag zu geben. Die Kosten für Vorversuche und Planungsleistungen können bei der anschließenden Unterzeichnung eines Anlagen- oder EPC-Vertrags vollständig angerechnet werden.Die Gewährleistungsfrist beträgt 12 Monate; während dieser Zeit werden Ersatzteile bei Qualitätsmängeln an den Anlagen kostenlos ausgetauscht. Nach Ablauf der Frist werden Ersatzteile langfristig geliefert und Empfehlungen zur Prozessoptimierung gegeben.

Bei der Erschließung einer Goldlagerstätte vom Kalin-Typ geht es nicht nur um die Auswahl einer Anlage zur Kohlenstoff-In-Situ-Aufbereitung, sondern um ein Team, das zunächst klärt, wo sich die Goldvorkommen befinden, mit welchen Methoden sie freigelegt werden können und anschließend auf der Grundlage der Daten den Prozessablauf und die Ausrüstung abstimmt. GoldProcessingPlant – erst die Lagerstätte verstehen, dann die Ausrüstung auswählen.