EPC-Schlüsselfertigkeitslösung für eine Goldaufbereitungsanlage, wobei das Verfahren entsprechend den Eigenschaften des Erzes und der Produktionskapazität festgelegt wird
EPC-Schlüsselfertigkeitslösung für Goldaufbereitungsanlagen: Festlegung des Verfahrens entsprechend den Eigenschaften des Erzes und der Produktionskapazität
Der größte Fehler beim Bau einer Goldaufbereitungsanlage besteht darin, zuerst die Anlagen festzulegen und erst danach nach dem Erz zu suchen. Anlagen werden aus dem Lagerbestand zusammengestellt, das Erz hingegen ist naturgegeben – ob Quarzader- oder Carlin-Goldlagerstätten, Kluftgold oder Einschlussgold: Wenn für denselben Flotationsapparat der falsche Prozess gewählt wird, kann die Ausbeute um bis zu 20 Prozentpunkte geringer ausfallen.Der Wert eines EPC-Schlüsselfertig-Konzepts liegt nicht im „Paketverkauf von Anlagen“, sondern darin, zunächst den Prozessablauf entsprechend den Eigenschaften des Erzes festzulegen, anschließend die Anlagenspezifikationen entsprechend der Produktionskapazität zu bestimmen und schließlich die Verantwortung für die Produktionsziele zu übernehmen.
In diesem Artikel wird erläutert, wie ein EPC-Schlüsselfertigprojekt das Prinzip „Prozess nach Erz, Ausrüstung nach Kapazität“ umsetzt und wie die Prozessabläufe und die Ausrüstungskonfiguration für verschiedene Erzarten und Produktionskapazitäten ausgewählt werden.
I. Warum muss der „Prozess anhand der Erzeigenschaften festgelegt“ werden?
Die Vorkommen von Golderz sind äußerst vielfältig, sodass sich der Prozessablauf nicht nach einer Schablone festlegen lässt. Selbst bei Gesteinsgoldvorkommen unterscheiden sich die Prozessabläufe je nach Erztyp grundlegend:
| Erztyp | Merkmale des Goldvorkommens | Empfohlener Prozessablauf | Wichtige Kontrollpunkte |
|---|---|---|---|
| Quarzgang-Typ | Rissgold und intergranulares Gold, in enger Verbindung mit Pyrit, Koexistenz von grobkörnigem und feinkörnigem Material | Kombination aus Schwerkraftabscheidung und Flotation oder direkte Cyanidierung/Flotation | Vorzeitige Rückgewinnung von grobkörnigem Gold im Mahlkreislauf, um Verluste durch Übermahlung zu vermeiden |
| Alteriertes Gestein | Vorwiegend feinkörniges bis mikrofeinkörniges Gold mit hohem Gehalt an tonartigen Mineralien | Vorwiegend Flotation, ergänzt durch Schwergutabscheidung zur Rückgewinnung von grobkörnigem Gold | Entschlammung, Mahlgrad, Reagenzienauswahl |
| Karin-Typ (mikrofeine Durchdringung) | Unsichtbares Gold ist in Sulfiden eingebettet und lässt sich durch herkömmliche Zerkleinerung nicht freisetzen | Feinmahlung → Anreicherung der Sulfide durch Flotation → Vorbehandlung → Cyanidierung | Wahl der Vorbehandlungsmethode, Gehalt des Flotationskonzentrats |
| Schwer zu verarbeitende Erze mit Arsen-, Kohlenstoff- oder Antimon-Gehalt | Gold kommt in Symbiose mit Arsenopyrit, kohlenstoffhaltigen Bestandteilen und Stibnit vor; die Ausbeute bei der herkömmlichen Cyanidauslaugung beträgt nur 20–50 % | Vorbehandlung + Cyanidierung (Vorbehandlung nach der Anreicherung durch Flotation) | Unterdrückung von Arsenit und kohlenstoffhaltigen Bestandteilen, Beseitigung des Goldentzugseffekts |
| Eisenkappen-Typ | Das Gold liegt in den Hohlräumen und Klüften von Limonit vor | Kombination aus Schwerkraftabscheidung und Cyanidauslaugung | Einfluss des Tongehalts auf die Rheologie der Aufschlämmung |
| Limonit-Typ | Hoher Gehalt an Tonmineralien, die leicht agglomerieren und die Permeabilität beeinträchtigen | Vorwiegend Cyanidlaugung; bei hohem Tonanteil sollte eine Granulierung und Haufenlaugung in Betracht gezogen werden | Verbesserung der Permeabilität durch Dispergiermittel in der Aufschlämmung oder durch Granulierung |
| Sandgoldlagerstätten | Freiliegende Einzelpartikel, kein Mahlen erforderlich | Kompletter Prozess aus Waschen und Schwergutabscheidung | Anpassung der Waschintensität und der Rückgewinnung von grobkörnigem Gold |
| Konglomerat-Typ | Überwiegend feinkörnige freie Goldpartikel, teilweise in Verbindung mit Sulfiden, große Vorkommen | CIL/CIP-Verfahren mit dem gesamten Schlamm, Schwergutabscheidung + Cyanidierung, Flotation + Cyanidierung | Anlagenkonfiguration für hohe Durchsatzmengen, Feinmahlung zur Dissoziation |
| Nachaufbereitung der Abgänge | Relativ hoher Gehalt, geringe Ausbeute mit dem derzeitigen Verfahren | Zunächst den Wert einschätzen, dann entscheiden: Schwergutabscheidung/Flotation/Laugung | Durch Probenahme und Laboruntersuchungen die gewinnbare Form und die Wirtschaftlichkeit bestätigen |
Kernlogik: Der Verfahrensweg wird davon bestimmt, „wie das Gold vorliegt“ – ob in freier oder eingebetteter Form, ob grobkörnig oder feinkörnig, ob Störstoffe wie Arsen, Kohlenstoff oder Antimon vorhanden sind. Wird der Verfahrensweg falsch gewählt, lässt sich das Gold selbst mit der besten Ausrüstung nicht vollständig gewinnen.
II. Festlegung des Verfahrens anhand der Erzeigenschaften: Wie lassen sich die drei Hauptverfahren unterscheiden?
Hauptansatz 1: Vorwiegend freies Gold → Schwerkraftabscheidung/Cyanidverfahren
Anwendbar bei: Sandgoldlagerstätten, Quarzader-Typ (stark oxidiert, ohne Störelemente), „Eisenkappe“-Typ, Konglomerat-Typ.
Verfahrenslogik:
- Sandgoldlagerstätten: Waschen – Sieben – Schwergutabscheidung (Trommelsieb/Waschmaschine → Rutsche → Zentrifuge → Schüttelsieb);
- Grobkörniges Gold aus Gesteinslagerstätten: Der Mahlkreislauf ist mit einer Zentrifugalseparator- oder Jig-Anlage ausgestattet, um grobkörniges Gold vorab zu gewinnen; das Schwermedienkonzentrat wird auf einer Schüttelmaschine veredelt;
- Feinteiliges freies Gold: CIL/CIP-Zyanidierung des gesamten Schlamms, Rückgewinnung durch Auslaugung und Adsorption.
Wichtige Punkte zur Anlagenkonfiguration: Die Auswahl der Schwemmgeräte richtet sich nach dem Gehalt an grobkörnigem Gold und der Rückgewinnungskörnung; bei CIL/CIP werden die Anzahl der Tanks und die Reihenschaltung entsprechend der Durchsatzmenge und den Auslaugungseigenschaften festgelegt.
Hauptlinie 2: Gold in Sulfidmineralisierungen/feinkörnige Vererzung → Flotationsverfahren
Anwendbar bei: metamorphisierten Gesteinen, sulfidhaltigen Goldlagerstätten, polymetallischen Goldlagerstätten sowie teilweise bei Konglomerat-Lagerstätten.
Prozessablauf: Zerkleinerung und Mahlen → Aufschlämmung und Dosierung → Grobauswahl → Zwischenauswahl → Feinauswahl → Weiterleitung des Goldkonzentrats zur Verhüttung oder Cyanidierung → Entwässerung der Tailings.
Wichtige Punkte zur Anlagenkonfiguration: Die Auswahl der Flotationsmaschinenmodelle richtet sich nach den Anforderungen des Prozessablaufs (selbstansaugende SF-Modelle, vorzugsweise groß dimensionierte XCF/KYF-Modelle, BF-Modelle, JJF-Modelle); die Anzahl der Flotationsstufen (eine Grob-, zwei Fein- und zwei Reinigungsstufen bis hin zu einer Grob-, drei Fein- und drei Reinigungsstufen) wird anhand von Versuchen festgelegt;Bei arsenhaltigem Erz muss Arsenit unterdrückt oder das Arsen-Gold-Konzentrat separat flotiert werden.
Hauptverfahren 3: Eingeschlossenes Gold/schwer aufbereitbares Erz → Vorbehandlung + Cyanidverfahren
Anwendbar bei: Karin-Erzen sowie schwer aufbereitbaren arsen-, kohlenstoff- und antimonhaltigen Erzen.
Prozesslogik: Feinmahlung → Flotation zur Anreicherung goldhaltiger Sulfide → Vorbehandlung (proprietäre Reagenzien / Röstung / Druckoxidation / biologische Oxidation / chemische Oxidation) → Cyanidlaugung (CIP/CIL) → elektrolytische Gewinnung.
Wichtige Punkte zur Anlagenkonfiguration: Die Vorbehandlung macht den größten Teil der Investitions- und Betriebskosten aus; die Wirtschaftlichkeit muss anhand von Versuchsdaten verglichen werden; kohlenstoffhaltiges Erz muss vor der Auslaugung passiviert oder von Kohlenstoffstoffen befreit werden; der Gehalt des Flotationskonzentrats und die Schwefelrückgewinnungsrate wirken sich direkt auf das Durchsatzvolumen der Vorbehandlung aus.
Kombinierte Verfahren: Wenn grobkörniges und feinkörniges Gold gemeinsam vorkommen und die Rückgewinnungsrate mit einem einzelnen Verfahren nicht den Anforderungen entspricht, werden je nach Erzeigenschaften Kombinationen aus Schwerkraftabscheidung + Flotation, Schwerkraftabscheidung + Cyanidauslaugung oder Flotation + Cyanidauslaugung eingesetzt.Die Wahl der Knotenpunkte im kombinierten Verfahren (Position der Schwemmung im Mahlkreislauf, erneutes Mahlen und Auslaugen der Flotationsrückstände) bestimmt die Gesamtausbeute.
III. Anlagenauslegung nach Produktionskapazität: Die Größe bestimmt die Konfigurationslogik
Ist der Verfahrensablauf festgelegt, werden die Anlagenspezifikationen an die Verarbeitungsmenge angepasst. Das Projekt „GoldProcessingPlant“ deckt Verarbeitungsmengen von 30 bis 5.000 Tonnen pro Tag ab, wobei die Konfigurationslogik je nach Größenordnung variiert:
Kleinanlagen (30–200 Tonnen/Tag)
- Merkmale: Investitionsempfindlich, relativ einfacher Prozessablauf; geeignet für verstreute Abbaustätten, neu errichtete kleine Anlagen und Versuchsanlagen;
- Konfigurationslogik: Vorrangig werden Lösungen mit kompaktem Prozessablauf (z. B. CIL mit gleichzeitiger Laugung und Absaugung) gewählt, wobei ein hoher Standardisierungsgrad der Anlagen angestrebt wird, um Sonderanfertigungen zu reduzieren;
- Richtwert für die Investition: Komplette Hauptanlage ca. 200.000–750.000 US-Dollar (basierend auf CIP-/CIL-Verfahren, im Bereich von 30–200 Tonnen pro Tag).
Mittelgroß (200–1.000 Tonnen/Tag)
- Merkmale: Gängige Größe für konventionelle Aufbereitungsanlagen, großer Spielraum bei der Verfahrensauswahl; bei der Anlagenkonfiguration müssen Investitions- und Betriebskosten gleichermaßen berücksichtigt werden;
- Konfigurationslogik: Je nach Erztyp wird CIL oder CIP gewählt; Zerkleinerung und Mahlung erfolgen nach dem Prinzip „viel zerkleinern, wenig mahlen“; die Anzahl der Laugungs- und Adsorptionsbecken richtet sich nach der Laugungszeit; die Elektrolysekapazität wird an die Kohleproduktionsgeschwindigkeit angepasst;
- Richtwerte für die Investition: Komplette Hauptanlage ca. 450.000–1.900.000 US-Dollar (im Bereich von 200–1.000 Tonnen/Tag).
Großanlagen (1.000–5.000 Tonnen/Tag)
- Merkmale: Deutliche Skaleneffekte, große Anlagen, hohe Anforderungen an die Automatisierung, Priorität auf Systemstabilität;
- Konfigurationslogik: Bei der Flotation werden vorrangig groß angelegte, belüftete Anlagen vom Typ XCF/KYF eingesetzt; mehrstufige Mahlung im geschlossenen Kreislauf; bei der Auslaugung und Adsorption werden mehrere Tanks in Reihe geschaltet und segmentweise gesteuert; bei der Desorption und Elektrolyse werden vorrangig Hochdruck- und Hochtemperaturverfahren eingesetzt (schwer desorbierbarer Kohlenstoff, große Anlagen); mit zugehörigem automatisiertem Steuerungssystem;
- Richtwert für die Investition: Komplette Hauptanlage ca. 1,5–3,8 Mio. US-Dollar (im Bereich von 1.000–5.000 Tonnen/Tag).
Erläuterung: Die oben genannten Angaben stellen Referenzpreisspannen für die komplette Hauptausrüstung dar (ohne Bauarbeiten, Montage, Logistik und Hilfsmaterialien). Die Untergrenze der Spanne entspricht einer Standardkonfiguration und gewöhnlichem Erz, die Obergrenze entspricht einer maßgeschneiderten Sonderanfertigung, komplexem Erz und besonderen Betriebsbedingungen. Konkrete Angebote müssen unter Berücksichtigung der Erzeigenschaften, des Verfahrensablaufs und der Bedingungen vor Ort ermittelt werden.
IV. EPC-Schlüsselfertigkeitslösung: Die gesamte Kette vom Erzprobenmaterial bis zur Inbetriebnahme
Das EPC-Schlüsselfertig-Konzept von GoldProcessingPlant wird in acht Phasen umgesetzt, wobei jede Phase dem Grundsatz „Verfahren nach Erzvorkommen, Ausrüstung nach Menge“ folgt:
Phase 1: Bedarfsabklärung und vorläufige Bewertung
Erfassung der Art der Goldlagerstätte, des Gehalts des Roherzes, der erwarteten Durchsatzmenge, der Zielparameter für das Endprodukt sowie der Standortbedingungen zur vorläufigen Festlegung der Verfahrensrichtung. Der Kunde stellt grundlegende Daten zur Lagerstätte oder Laboruntersuchungsergebnisse zur Verfügung.
Phase 2: Auslegung des Prozessablaufs und Angebotserstellung für die Anlagenauswahl
Auf der Grundlage der Erzdaten und der Standortbedingungen wird der Prozessweg (Schwerkraftabscheidung/Flotation/Cyanidierung/Kombinationsverfahren) festgelegt und eine Liste der Anlagenkonfiguration, ein Auswahlkonzept sowie ein vorläufiger Investitionsvoranschlag erstellt.
Phase 3: Bestätigung des Konzepts und Abschluss des Kaufvertrags
Der Prozessablauf, die Anlageliste, der Lieferumfang, der Zeitplan und die gegenseitigen Verantwortlichkeiten werden Punkt für Punkt bestätigt. Im Vertrag wird klar festgelegt, wofür der Generalunternehmer und wofür der Kunde verantwortlich ist; versteckte Kosten sind ausgeschlossen.
Vierte Phase: Erstellung der Konstruktionszeichnungen
Erstellung von Lageplänen des Werksgeländes, Fundamentplänen für die Anlagen, Anordnungsplänen, Rohrleitungsplänen, Plänen für die elektrische Steuerung sowie Plänen für die baulichen Voraussetzungen; Bereitstellung einer vollständigen technischen Unterlage.
Fünfte Phase: Herstellung und Lieferung der Anlagen
Die Kernanlagen werden gemäß den Zeichnungen und technischen Standards gefertigt; nicht selbst hergestellte Standard-Nebenanlagen werden nach einheitlicher Qualitätsprüfung beschafft; der Kunde treibt parallel dazu die Erschließungsarbeiten („drei Anschlüsse und eine Nivellierung“) sowie den Bau des Werksfundaments voran.
Sechste Phase: Logistik und Versand
Koordinierung von Verpackung, Versand, See- bzw. Landtransport, Zollabfertigung und Sendungsverfolgung; bei Auslandsprojekten werden Reiserouten und Schiffsfahrpläne im Voraus geplant und ein Zeitpuffer für die Zollabfertigung eingeplant.
Phase 7: Bauleitung vor Ort sowie Montage und Inbetriebnahme
Entsandte Ingenieure leiten die Aufstellung der Anlagen, den Anschluss der Rohrleitungen und die elektrische Installation ein, leiten die Einzelinbetriebnahme sowie die integrierten Testläufe mit Wasser und Material, optimieren die Mahlfeinheit, das Chemikalienprogramm und die Auslaugungsparameter, bis die erste Charge von qualifiziertem Goldkonzentrat oder gemischtem Gold gewonnen wird.
Achte Phase: Personalschulung und Kundendienst
Durch Schulungen zu Systemtheorie und praktischer Anwendung wird sichergestellt, dass das Kundenteam in der Lage ist, das Chemikalienprogramm, die Mahlfeinheit und die Auslaugungsparameter eigenständig anzupassen; nach Abschluss der Abnahme und Übergabe beginnt die langfristige Versorgung mit Ersatzteilen und der technische Support.
Leistungsumfang: Die Herstellung der Anlagen, die Prozessplanung, die Montageanleitung sowie die Schulungen zur Inbetriebnahme liegen in der Verantwortung des Generalunternehmers; die Bauarbeiten und die allgemeinen Montagearbeiten werden vom Kunden vor Ort organisiert, wobei unsere entsandten Ingenieure die technische Einweisung vornehmen – dies gewährleistet die Qualität und spart gleichzeitig erhebliche Kosten für die Entsendung inländischer Arbeitskräfte. Falls vor Ort beim Kunden tatsächlich keine Baukräfte zur Verfügung stehen, kann nach Absprache ein Pauschalangebot vereinbart werden.
Richtwerte für den Zeitrahmen: Bei Standardprojekten 8–15 Monate, davon 30–45 Tage für die Verfahrensplanung und die Angebotserstellung, ca. 30 Tage für die technischen Zeichnungen, 60–120 Tage für die Anlagenfertigung, 30–60 Tage für die Logistik sowie 60–150 Tage für die Montage und Inbetriebnahme;Bei schwer zu verarbeitendem Erz, abgelegenen Bergbaustandorten im Ausland oder umfangreichen Sonderanfertigungen sollte ein größerer Zeitpuffer eingeplant werden.
V. Drei Entscheidungsgrundsätze für die anlagenspezifische Verfahrensauswahl
Grundsatz 1: Erst testen, dann die Auslegung festlegen
Ohne repräsentative Daten der Erzproben gleicht jede Anlagenauswahl dem „Blinden, der den Elefanten ertastet“.Die Korngröße der Goldmineralisierung, der Grad der Verlehmung und die Begleitelemente variieren stark; erst wenn man die genauen Details kennt, kann man den rentabelsten Goldaufbereitungsprozess entwerfen. Die reguläre Validierung dauert etwa 3–4 Wochen, der vollständige Konzeptbericht 30–45 Tage; bei komplexen Erzen (mit Arsen- und Kohlenstoffgehalt, feinkörnigen Einschlüssen) sind zusätzliche Validierungsschritte erforderlich.
Grundsatz 2: Prozess und Ausrüstung aus einer Hand
Wenn das Planungsbüro die Zeichnungen erstellt und der Anlagenhersteller diese nachbaut, kommt es leicht zu Abweichungen zwischen den „Parametern in den Zeichnungen und der tatsächlichen Leistung der Anlagen“. Wenn Prozessplanung und Anlagenbau von ein und demselben Team übernommen werden, kennen die Maschinenbauingenieure die vor- und nachgelagerten Anforderungen hinsichtlich der Aufbereitungsmenge und der Sortierung genau, sodass Schnittstellenkonflikte vermieden werden und die Produktionskapazitäten aufeinander abgestimmt sind.
Grundsatz 3: Festlegung der Leistungsgrenzen im Vertrag
Der Generalunternehmer ist für die gesamte Abwicklung verantwortlich, während der Kunde vor Ort die erforderlichen Informationen im Voraus bereitstellen muss. Bei unklaren Abgrenzungen kommt es in der späteren Phase sehr leicht zu Streitigkeiten wie „Arbeitsstillstand wegen fehlender Arbeitskräfte“ oder „gegenseitiges Schieben der Verantwortung und Nachforderungen“.