Wie gestaltet man die Entsorgung von Abgängen bei der Voranreicherung in Goldminen? Komplettlösung für eine Goldanreicherungsanlage

Die Voranreicherung von Golderz ist ein Ansatz, der in den letzten Jahren bei immer mehr Goldminenprojekten zum Einsatz kommt: Vor dem Eintritt in die kostspieligen Mahl- und Auslaugungsprozesse werden durch Verfahren wie Schwerkraftabscheidung und Flotation bereits im Vorfeld Ganggestein entfernt und die goldhaltigen Mineralien angereichert, wodurch das nachfolgende Verarbeitungsvolumen erheblich reduziert wird.Mit der Verringerung des Durchsatzes sinken auch die Investitionen in Anlagen, der Energieverbrauch und der Chemikalienverbrauch, sodass sich die Gesamtkosten der Aufbereitungsanlage rentieren.

Die Voranreicherung bringt jedoch ein unvermeidbares Problem mit sich:Wie ist die Entsorgung der Abgänge zu gestalten? Die in der Voranreicherungsphase aussortierten Abgänge zeichnen sich durch große Mengen, grobe Korngröße und einen anderen Wassergehalt als herkömmliche Cyanid-Abgänge aus. Bei einer unsachgemäßen Gestaltung der Abgangsentleerung kann es im mildesten Fall zu einer schlechten Wasserrückführung und steigenden Betriebskosten kommen, im schlimmsten Fall zu Verstößen gegen Umweltvorschriften und zum Stillstand des Projekts.Ausgehend von der Planung der Tailings-Entsorgung werden in diesem Artikel die Entsorgungslösungen für Tailings aus der Voranreicherung und Sortierung von Golderz systematisch aufgearbeitet und die Konfigurationslogik für eine komplette Produktionslinienlösung einer Goldanreicherungsanlage dargelegt.

I. Zunächst muss geklärt werden: Was unterscheidet Tailings aus der Voranreicherung von herkömmlichen Tailings?

Der erste Schritt bei der Planung der Tailings-Entsorgung ist nicht die Auswahl der Anlagen, sondern die genaue Ermittlung der Eigenschaften der Tailings. Im Vergleich zu herkömmlichen Cyanid-Tailings weisen Tailings aus der Voranreicherung einige deutliche Unterschiede auf:

1. Hohe Entsorgungsmengen, geringer Gehalt. Die Kernlogik der Voranreicherung lautet „viel und früh aussortieren“; der Anteil der aussortierten Tailings am Roherz kann sehr hoch sein. Große Tailingsmengen bedeuten, dass der Transport, die Anreicherung und die Lagerung entsprechend in größerem Maßstab erfolgen müssen; die Verarbeitungskapazität des Entsorgungssystems muss auf die Aussortiermenge der Voranreicherungsstufe abgestimmt sein.

2. Grobe Korngröße und relativ gute Sedimentationseigenschaften. Die Voranreicherung findet in der Regel vor oder nach dem Mahlen statt. Die Korngröße der ausgeschleuseten Tailings ist gröber als bei zyanidierten Tailings, und die Sedimentationsgeschwindigkeit ist höher, sodass sich die Auswahl der Dichtungsmaschinen und die Konfiguration der Filterpressen von denen für feinkörnige Tailings unterscheiden.Es ist jedoch zu beachten, dass bei einer Voranreicherung, der eine Erzwäsche oder Nasssiebung vorausgeht, der Schlammgehalt im Tailings möglicherweise erhöht ist, was einer gesonderten Bewertung bedarf.

3. Sie enthalten im Wesentlichen kein Cyanid, sodass der Umweltdruck relativ überschaubar ist. Da die Voranreicherungs-Tailings bereits vor dem Eintritt in den Cyanidprozess ausgeschleust werden, besteht im Allgemeinen kein Risiko der Auslaugung von Cyanid und Schwermetallen. Dies bietet relativ günstige Bedingungen für die Trockenausleitung, Trockenlagerung oder Verwertung der Tailings. Es müssen jedoch weiterhin gemäß den lokalen Umweltschutzanforderungen Auslaugungstests durchgeführt werden, um zu bestätigen, ob es sich um allgemeine industrielle Festabfälle handelt.

4. Die Qualität des Rücklaufwassers beeinflusst die Wiederverwendung. Das geklärte Wasser aus den vorangereicherten Abraumhalden kann für die Erzaufbereitung, die Nachfüllung bei der Schwemmabscheidung und ähnliche Prozesse wiederverwendet werden. Die Qualität des Rücklaufwassers (Gehalt an Schwebstoffen) bestimmt direkt den Wiederverwendungsanteil und ob eine weitere Reinigung erforderlich ist.

Sind diese vier Punkte geklärt, steht die Ausrichtung des Abraumentsorgungskonzepts im Wesentlichen fest: Ob eine Nassentsorgung (Abraumdeponie) oder eine Trockenentsorgung (Trockenlagerplatz) gewählt wird, in welchem Umfang eine Anreicherung und Entwässerung erfolgen soll und wie das Rücklaufwasser wiederverwendet wird – für all diese Entscheidungen liegen nun Entscheidungsgrundlagen vor.

II. Die drei gängigsten Konzepte für die Entsorgung von Abraum

Konzept 1: Nasse Entsorgung von Tailings (herkömmlicher Tailings-Stausee). Die Tailings werden mittels eines Eindickers konzentriert, der Unterlauf wird in den Tailings-Stausee gepumpt und dort gelagert, das geklärte Wasser wird wiederverwendet.Vorteile sind ein einfacher Prozess, relativ geringe Investitionskosten und eine gute Eignung für feinkörniges Abraumgestein; Nachteile sind der hohe Flächenbedarf, Einschränkungen durch die Geländebedingungen und umweltrechtliche Genehmigungsverfahren sowie hohe Kosten für die Sicherheit und die Stilllegung des Abraumdepots. Geeignet für Projekte, bei denen die Geländebedingungen es zulassen, die Genehmigung für ein Abraumdepot realisierbar ist und das Abraumgestein eher feinkörnig ist.

Lösung 2: Trockenausbeförderung von Abraum (Trockenlagerplatz). Der Abraum wird nach der Anreicherung im Eindicker mit einem Filterpressen zu einem Filterkuchen mit geringem Feuchtigkeitsgehalt gepresst und anschließend zur Lagerung auf einen Trockenlagerplatz transportiert oder zur umfassenden Verwertung abtransportiert.Vorteile sind eine hohe Rückgewinnungsrate (bis zu über 90 %), geringer Platzbedarf, geringe Umweltrisiken sowie eine einfache Stilllegung und Verwertung der Ressourcen; Nachteile sind die hohen Investitions- und Betriebskosten für die Filterpressen sowie die Notwendigkeit, die Filterleistung bei grobkörnigem Abraum zu überprüfen.Bei vorangereicherten Abraumhalden, die eine relativ grobe Korngröße aufweisen und kein Cyanid enthalten, ist die Trockenentsorgung oft die bessere Wahl – sie spart Wasser und verringert gleichzeitig die Umweltrisiken.

Option 3: Kombination aus Nass- und Trockenausleitung. Grobkörnige Abraumhalden werden vorrangig trocken entsorgt oder als Zuschlagstoff für Baustoffe verkauft, während feinkörnige Abraumhalden nass in die Abraumhalde geleitet werden. Diese kombinierte Lösung eignet sich für Projekte mit einer breiten Korngrößenverteilung der Abraumhalden oder mit Verwertungsmöglichkeiten und berücksichtigt sowohl Investitions- als auch Umweltaspekte.

Die konkrete Wahl hängt von den Eigenschaften der Tailings, den lokalen Umweltschutzanforderungen, den topografischen Gegebenheiten, den Wasserpreisen und dem Projektumfang ab. Es gibt keine Standardlösung; es muss eine technisch-wirtschaftliche Abwägung unter Berücksichtigung der konkreten Projektbedingungen vorgenommen werden.

III. Konfiguration der Schlüsselanlagen für Trockenentsorgungssysteme für Abraum

Am Beispiel der Trockenentsorgung von vorangereicherten Tailings sieht die typische Konfiguration eines Tailings-Aufbereitungssystems wie folgt aus:

Tailings-Förderung: Eine Schlammpumpe befördert die Tailings-Suspension aus der Voranreicherungs- und Sortierstufe zur Tailings-Eindickungsstufe. Die Auswahl der Pumpe muss auf die maximale Fördermenge und die Konzentration der Suspension abgestimmt sein, wobei eine gewisse Reserve einkalkuliert werden sollte.

Eindickungsstufe: Ein Eindicker (Zentralantrieb-Eindicker/Hochleistungseindicker) führt eine vorläufige Sedimentation und Entwässerung der Tailings-Suspension durch. Der Unterlauf wird nach Erhöhung der Konzentration zur Filterpresse geleitet, während der Überlauf als geklärtes Wasser in das Rücklaufbecken zurückgeführt wird.Hochleistungsverdicker können den Platzbedarf erheblich reduzieren und eignen sich daher für Projekte mit beengten Platzverhältnissen. Bei einem hohen Schlammgehalt der Tailings und einer langsamen Sedimentationsgeschwindigkeit kann der Einsatz von Flockungsmitteln zur Unterstützung der Sedimentation in Betracht gezogen werden.

Filterpressenstufe: Platten-Rahmen-Filterpressen (oder Kammerfilterpressen) pressen die eingedickte Tailings-Suspension zu einem Filterkuchen mit geringem Wassergehalt, der die Anforderungen für Transport und Lagerung direkt erfüllt. Die Filterpresse ist die Schlüsselanlage für die Trockenentleerung von Tailings; die Auswahl des Modells muss anhand der Korngröße der Tailings, der Durchsatzmenge und des angestrebten Wassergehalts erfolgen.Grobkörnige Tailings lassen sich besonders effizient filtern, während bei feinkörnigen Tailings die Filterzyklen und die Auswahl der Filtertücher geprüft werden müssen.

Rückwassersystem: Das Überlaufwasser aus dem Eindicker und das Filtrat aus der Filterpresse fließen in das Rückwasserbecken und werden über eine Rückwasserpumpe zu den Wasserkreisläufen der Erzaufbereitung, der Schwemmung und der Zerkleinerung zurückgeführt.Die Rückführwasserquote ist ein zentraler Indikator für die Wirtschaftlichkeit eines Konzepts zur Trockenlagerung von Tailings. Bei der Planung muss die Wasserbilanz berücksichtigt und der Anteil des Rückführwassers sowie die Quelle für den Wasserausgleich festgelegt werden. Rückführwasser, dessen Gehalt an Schwebstoffen die Grenzwerte überschreitet, muss vor der Wiederverwendung geklärt oder gefiltert werden.

Trockenlagerplatz und Abdichtung: Der Trockenlagerplatz muss am Boden abgedichtet werden; es sind Entwässerungsrinnen und ein System zur Sammlung von Sickerwasser einzurichten. Die Planung der Stilllegung und Rekultivierung muss den örtlichen Umweltschutzanforderungen entsprechen. Auch die Art des Transports der Filterkuchen und die Neigung der Lagerhalde müssen in der Planung festgelegt werden.

Überwachung und Notfallmaßnahmen: Das Tailings-Ableitungssystem muss mit Messgeräten zur Überwachung von Durchfluss, Konzentration und Füllstand ausgestattet sein; auf dem Trockenlagerplatz sind Messstellen zur Überwachung von Verschiebungen und Leckagen einzurichten, und es sind Notfallpläne zu erstellen.

IV. Komplettes Produktionslinienkonzept für die Goldanreicherungsanlage: Von der Voranreicherung bis zur Trockenentsorgung der Abraumhalden

Betrachtet man die Planung der Tailings-Entsorgung im Kontext der gesamten Produktionslinie, so gliedert sich das Konzept einer Goldanreicherungsanlage in der Regel in folgende Abschnitte:

Erster Abschnitt: Zerkleinerung und Siebung. Grobzerkleinerung mit Backenbrecher + Mittel- und Feinzerkleinerung mit Kegelbrecher, Klassierung mit Kreisschwingsieb. Der Zerkleinerungsabschnitt folgt dem Prinzip „viel zerkleinern, wenig mahlen“ und liefert die geeignete Korngröße für die Voranreicherung und die anschließende Mahlung.

Zweiter Abschnitt: Erzwäsche und -siebung (bei hohem Schlammgehalt). Trommelwaschanlage/Spiralwaschanlage + Trommelsieb, um den Schlamm auszuwaschen, Verstopfungen in den nachfolgenden Anlagen zu verhindern und gleichzeitig die Voraussetzungen für die Voranreicherung zu schaffen.

Dritte Stufe: Voranreicherung und Sortierung. Je nach den Eigenschaften des Erzes wird das Verfahren zur Voranreicherung ausgewählt: Schwerkraftabscheidung (Jig, Zentrifugalabscheider, Spiralschleuse) zum vorzeitigen Ausscheiden von Gangart und zur Rückgewinnung von grobkörnigem Gold; Flotation (Flotationsmaschinen vom Typ SF/XCF/KYF) zur Anreicherung goldhaltiger Sulfide.Ziel der Voranreicherung ist es, möglichst viel Ganggestein zu geringen Kosten auszuscheiden und den Gehalt des nachgelagerten Aufbereitungsguts zu erhöhen.

Vierter Abschnitt: Aufbereitung des Konzentrats. Das Konzentrat aus der Voranreicherung wird der Zerkleinerung (Kugelmühle + Klassierer im geschlossenen Kreislauf) und den nachfolgenden Trenn- bzw. Auslaugungsprozessen zugeführt (das Flotationskonzentrat wird zur Verhüttung oder Cyanidauslaugung weitergeleitet, das Schwerkraftkonzentrat wird nach der Veredelung auf dem Schütteltisch eingeschmolzen), wobei die konkreten Verfahren je nach Erztyp festgelegt werden.

Fünfter Abschnitt: Aufbereitung der Rückstände. Die Rückstände aus der Voranreicherung werden in ein System aus Eindicker und Filterpresse zur Trockenentleerung geleitet; das geklärte Wasser und das Filtrat werden wiederverwendet, der Filterkuchen wird trocken gelagert oder abtransportiert.

Hilfssysteme: Beschicker, Förderbänder, Schlammpumpen, Rückführpumpen, Rührbecken, elektrische Steuerungssysteme usw.

Die Kernlogik dieser Produktionslinie besteht darin, im Voranreicherungsabschnitt durch kostengünstige Maßnahmen „viel und frühzeitig auszusortieren“, um die Durchsatzmenge zu reduzieren; im Trockenentleerungsabschnitt für die Abraumhalden wird der aussortierte Abraum ordnungsgemäß entsorgt und das Wasser zurückgewonnen. Nur durch das Zusammenspiel dieser beiden Abschnitte lassen sich die Investitions- und Betriebskosten der Aufbereitungsanlage senken und die Umweltrisiken unter Kontrolle halten.

V. Konstruktionsschwerpunkte und häufige Fehler

Fehlannahme 1: Nur die Aufbereitungsstufe wird geplant, die Tailings-Behandlung wird nachträglich ergänzt. Da in der Voranreicherungsstufe große Mengen an Tailings anfallen, müssen Umfang und Investitionsaufwand des Tailings-Behandlungssystems bereits bei der Planung der Aufbereitungsstufe berücksichtigt werden. Wenn die Aufbereitungsstufe für 100 Tonnen/Tag ausgelegt ist, die Tailings-Behandlung jedoch nur für 50 Tonnen/Tag, kommt es nach Inbetriebnahme zwangsläufig zu Engpässen in der Tailings-Behandlung.

Fehler 2: Die Untersuchung der Eigenschaften der Tailings wird vernachlässigt. Die Korngrößenverteilung, der Schlammgehalt, die Sedimentationsgeschwindigkeit und die Auslaugungstoxizität der Tailings bestimmen direkt die Auswahl der Konzentrations- und Filterpressanlagen sowie die Entsorgungskonzepte. Die Auswahl von Anlagen ohne vorherige Untersuchungen gleicht dem Versuch eines Blinden, einen Elefanten zu ertasten.

Irrtum Nr. 3: Unklare Berechnung der Rücklaufwasserquote. Die Wirtschaftlichkeit der Trockenlagerung von Abraum hängt in hohem Maße von der Rücklaufwasserquote ab. Ist die Wasserbilanz nicht klar berechnet, entstehen nach Inbetriebnahme entweder höher als erwartete Kosten für die Wasserergänzung oder es kommt zu vorschriftswidrigen Ableitungen von überschüssigem Rücklaufwasser.

Irrtum 4: Fehlende Planung der Abdichtung und Stilllegung des Trockenlagers. Ein Trockenlager ist nicht einfach ein freies Gelände, auf dem Filterkuchen abgelagert wird. Abdichtung, Entwässerung, Sammlung des Sickerwassers sowie die Stilllegung und Rekultivierung müssen bereits in der Planungsphase festgelegt werden, da andernfalls die Umweltabnahme nicht bestanden wird.

VI. EPC-Leistungsumfang und flexible Dienstleistungen

Für den Bau der Goldkonzentrationsanlage bietet GoldProcessingPlant einen schlüsselfertigen EPC-Service an, der die Prozessplanung, die Anlagenfertigung, die Montageanleitung, die Inbetriebnahme sowie die Personalschulung umfasst und die Verantwortung für die endgültigen Produktionsziele übernimmt.Klare Liefergrenzen: GoldProcessingPlant ist für Technik, Ausrüstung und Inbetriebnahme verantwortlich, während der Kunde für den Hoch- und Tiefbau, die lokalen Monteure, die Erschließung des Geländes („drei Anschlüsse und eine Planierung“) sowie die lokalen Genehmigungsverfahren zuständig ist. Dies gewährleistet nicht nur die Qualität des Projekts, sondern hilft dem Kunden auch, erhebliche Personalkosten einzusparen.

Gleichzeitig gibt es keine zwingende Bündelung: Es ist möglich, nur Aufbereitungsversuche und Prozessvalidierungen durchführen zu lassen, nur Angebote für die Prozessplanung und Anlagenauswahl einzuholen, nur Konstruktionszeichnungen zu erwerben, nur einzelne oder komplette Anlagen zu beschaffen oder nur Ingenieure für die Inbetriebnahme vor Ort zu beauftragen.Die im Vorfeld gezahlten Gebühren für Aufbereitungstests und Planungsleistungen können bei der anschließenden Unterzeichnung eines Anlagen- oder EPC-Vertrags vollständig auf den Anlagenpreis angerechnet werden.

Was die Projektlaufzeit betrifft, so dauert es bei einem typischen Goldminenprojekt etwa 8 bis 15 Monate vom Beginn der Verfahrensplanung bis zur Inbetriebnahme. Die Herstellung und Inbetriebnahme der Anlagen für das Trockenabfuhrsystem der Tailings muss in den Gesamtzeitplan einbezogen werden, wobei bei Auslandsprojekten Pufferzeiten für Zollabfertigung und Logistik einkalkuliert werden sollten.

Bei der Planung der Entsorgung von Tailings aus der Voranreicherung und Sortierung in Goldminen stehen drei Aspekte im Mittelpunkt: die genaue Ermittlung der Eigenschaften der Tailings, die Wahl des richtigen Entsorgungskonzepts (Nassentsorgung/Trockenentsorgung/Kombination) sowie die richtige Auslegung der Anreicherungs-, Filterpressen- und Rückwasseranlagen.Der Tailings-Bereich ist kein „Anhängsel“ der Aufbereitungsanlage, sondern ein entscheidender Faktor für die Einhaltung der Umweltvorschriften und die Betriebskosten des Projekts. Erst wenn die beiden Aspekte – „frühzeitige Ausscheidung möglichst vieler Bestandteile“ bei der Voranreicherung und „wassersparende, vorschriftsmäßige“ Trockenentsorgung der Tailings – gemeinsam gut geplant werden, geht die Gesamtbilanz der Goldanreicherungsanlage auf.