Cyanid-Aufbereitungsanlage für Gold – Professionelle Anlagen und Verfahrenslösungen für die Cyanid-Goldgewinnung

Die Cyanidlaugung ist das chemische Verfahren zur Goldgewinnung, das bei der Goldaufbereitung die höchste Ausbeute erzielt und am weitesten verbreitet ist. Bei Gesteinsgold, Flotationskonzentraten und bestimmten schwer aufzubereitenden Erzen ist die Cyanidanlage oft der entscheidende Faktor für die Rentabilität eines Projekts.Gleichzeitig stellen Cyanid-Aufbereitungsanlagen jedoch auch die höchsten technischen Hürden und Umweltanforderungen dar: Wird der falsche Prozessablauf gewählt, bleibt die Auslaugungsrate hinter den Erwartungen zurück; bei unsachgemäßer Anlagenkonfiguration bleiben der Cyanid- und der Aktivkohleverbrauch auf einem hohen Niveau; und bei nicht vorschriftsmäßiger Aufbereitung der Abgänge kann das Projekt jederzeit ins Stocken geraten.

Dieser Artikel befasst sich mit dem Bau von Cyanidanlagen für Goldminen und gibt einen systematischen Überblick über die Auswahl des Cyanidverfahrens, die Auslegung der Kernanlagen, die Vorbehandlung schwer aufbereitbarer Erze sowie die vorschriftsmäßige Entsorgung von Abraum. Damit bietet er Investoren im Goldbergbau eine fachliche und praxisorientierte Referenz für Lösungen im Bereich der Cyanid-Aufbereitungsanlagen und -Verfahren.

I. Zunächst die Wahl des Verfahrens: Cyanidierung des gesamten Erzes oder Cyanidierung von Flotationskonzentrat

Der erste Schritt beim Bau einer Cyanidierungsanlage besteht nicht im Kauf von Auslaugungsbecken, sondern in der Festlegung des Cyanidierungsobjekts und des Verfahrens. Es gibt zwei gängige Verfahren:

1. Cyanidierung des gesamten Schlamms (CIL/CIP). Nach dem Brechen und Mahlen des Roherzes wird die gesamte Erzsuspension direkt der Cyanidlaugung zugeführt. Dieses Verfahren eignet sich für Erze, in denen Gold überwiegend in freier Form vorliegt, die eine einfache Gangart aufweisen und keine störenden Elemente wie Kupfer, Arsen, Antimon oder Kohlenstoff enthalten, insbesondere für stark oxidierte Quarzader-Goldlagerstätten.Vorteile sind ein direkter Prozessablauf und hohe Ausbeuten; Nachteile sind der hohe Durchsatz, da die Auslaugungsbecken, das Adsorptionssystem und die Tailings-Behandlung auf die Gesamtmenge ausgelegt werden müssen, was zu relativ hohen Investitionskosten und einem hohen Chemikalienverbrauch führt.

2. Cyanidauslaugung von Flotationskonzentrat. Zunächst werden die goldhaltigen Sulfide durch Flotation zu einem Konzentrat angereichert; nur das Konzentrat wird einer Cyanidauslaugung unterzogen, während die Flotationsrückstände separat behandelt werden. Dieses Verfahren eignet sich für sulfidische Golderze, in denen Gold eng mit Pyrit und Arsenopyrit assoziiert ist.Der Vorteil besteht darin, dass die zu cyanidierende Menge erheblich reduziert wird, die Auslaugungsbecken und das Adsorptionssystem kleiner dimensioniert sind, die Investitionskosten gering sind und der Cyanidverbrauch konzentriert und kontrollierbar ist; der Nachteil ist, dass die Ausbeute der Flotation die Obergrenze der Gesamtausbeute bestimmt, weshalb die Flotationsstufe gut ausgelegt sein muss.

Wie trifft man die Wahl? Das hängt von der Vorkommensform des Goldes ab. Befindet sich das Gold in Sulfiden (Pyrite, Arsenopyrit mit Gold), ist die Flotation der Hauptweg, wobei das Konzentrat zur Verhüttung oder zur Cyanidbehandlung weitergeleitet wird;Liegt das Gold überwiegend in freier Form vor, ist das Ganggestein einfach und enthält keine Störelemente, ist eine direkte CIL/CIP-Behandlung (CIL/CIP: In-Circuit Leaching/In-Circuit Processing) der direktere Weg. Bei schwer zu verarbeitenden, arsen- und kohlenstoffhaltigen Erzen ist eine Vorbehandlung vor der Cyanidbehandlung erforderlich, da sonst die Auslaugungsrate erheblich sinkt.

II. Wie wählt man zwischen CIL und CIP: gleichzeitiges Auslaugen und Absaugen oder erst Auslaugen, dann Absaugen?

Nach der Festlegung des CIL-Verfahrens muss noch zwischen CIL (Kohlenauslaugung) und CIP (Kohlesuspension) gewählt werden.Beide Verfahren basieren auf dem gleichen Prinzip: Unter alkalischen Bedingungen (pH 10–11) wird das Gold mit einer Cyanidlösung zu einem Gold-Cyanid-Komplex gelöst und anschließend mit Aktivkohle aus der Lösung zurückgewonnen – der Unterschied liegt in der Organisation von Auslaugung und Adsorption.

CIL (Carbon-in-Leach-Verfahren): Gleichzeitiges Auslaugen und Adsorption, kompakter Prozessablauf. Das Auslaugen und die Adsorption an Aktivkohle erfolgen gleichzeitig im selben Auslaugbecken; die Aktivkohle wird im letzten Becken zugegeben, bewegt sich im Gegenstrom vorwärts und kommt dabei in entgegengesetzter Richtung mit der Erzsuspension in Kontakt. Die Vorteile sind eine geringere Anzahl an Becken, ein kompakter Prozessablauf und relativ geringe Investitionskosten; das Verfahren eignet sich für kleine bis große Aufbereitungsanlagen.

CIP (Kohlesuspensionsverfahren): Erst Auslaugen, dann Adsorption – feinere Steuerung. Zunächst wird die Auslaugung abgeschlossen; erst nachdem die Erzsuspension in den Adsorptionsbehälter gelangt ist, wird Aktivkohle hinzugefügt. Auslaugung und Adsorption erfolgen in getrennten Behältern, wodurch eine längere Auslaugungszeit gewährleistet ist. Geeignet für Erze mit schneller Auslaugungsgeschwindigkeit, die eine stufenweise Steuerung erfordern; wird häufig in großen Aufbereitungsanlagen eingesetzt.

Auswahlkriterien: Bei Erzen mit schneller Auslaugungsgeschwindigkeit, wenn ein kompakter Prozess und wirtschaftliche Investitionen angestrebt werden, wählt man CIL; bei Erzen mit langsamer Auslaugungsgeschwindigkeit oder wenn eine präzise Steuerung der Auslaugungszeit erforderlich ist und große Verarbeitungsmengen vorliegen, wählt man CIP.Bei vorbehandelten, schwer aufzubereitenden Erzen, bei denen der „Goldraub“-Effekt bereits beseitigt wurde, ist der kompakte CIL-Prozess oft wirtschaftlicher; bei komplexen Erzbeschaffenheiten und langsamer Auslaugungskinetik ist CIP die sicherere Wahl. Die konkrete Auswahl sollte durch Auslaugungsversuche und CIL/CIP-Vergleichstests überprüft werden.

III. Konfiguration der Kernanlagen: Von der Auslaugung bis zum vereinigten Gold

Die Kette der Kernanlagen einer Gold-Cyanid-Anlage lässt sich nach Prozessschritten wie folgt gliedern:

Zerkleinerungs- und Mahlabschnitt (Vorgelagert): Grobzerkleinerung mit Backenbrecher + Mittel- und Feinzerkleinerung mit Kegelbrecher, Kugelmühle (zweistufige Mahlung mit Gitter- und Überlaufmühle) + Spiralklassierer/Hydraulikzyklon im geschlossenen Kreislauf.Die Mahlfeinheit bestimmt den Grad der Goldpartikelauflösung und bildet die Grundlage für die Auslaugungsrate – wird die erforderliche Mahlfeinheit nicht erreicht, sind auch noch so viele nachfolgende Auslaugungsbecken nutzlos.

Konzentrations- und Entwässerungsstufe (vor der Auslaugung): Der Eindicker entwässert und konzentriert die gemahlene Erzaufschlämmung, um die Konzentration des in die Auslaugung eingeleiteten Materials zu regulieren. Eine zu hohe Konzentration der Aufschlämmung beeinträchtigt die Auslaugungskinetik, während eine zu niedrige Konzentration den Verbrauch an Auslaugungschemikalien erhöht und die Belastung der Auslaugungsbecken steigert.

Auslaugungs- und Adsorptionsstufe (Kern): Auslaugungsbecken (mit Rührwerk und Belüftung, mehrere Becken in Reihe geschaltet), Aktivkohle-Adsorptionssystem, Trennsieb für goldbeladene Kohle (Kohlesieb/Luftheber), Kohleheber.Die Rührintensität und die Belüftungsmenge in den Laugungsbecken wirken sich direkt auf die Laugungsgeschwindigkeit aus; das Kohlesieb verhindert, dass Aktivkohle mit der Aufschlämmung abfließt, und der Kohleheber befördert die goldbeladene Aktivkohle aus den Becken heraus – diese Ausrüstungsdetails stehen in direktem Zusammenhang mit dem Kohleverbrauch und der Ausbeute. Für das CIL-Verfahren sind zudem hocheffiziente Laugungsbecken mit Doppelimpeller erforderlich, um das gleichzeitige Laugen und Absaugen zu ermöglichen.

Desorptions- und Elektrolyseabschnitt: Die goldbeladene Aktivkohle gelangt nach der Säurewäsche in die Desorptions- und Elektrolyseanlage, wo das Gold ausgewaschen und elektrolytisch zu Goldschlamm umgewandelt wird. Desorptions- und Elektrolyseanlagen bei Raumtemperatur und Normaldruck eignen sich für die konventionelle Aufbereitung, während Anlagen mit hoher Temperatur und hohem Druck eine höhere Verarbeitungsleistung und eine gründlichere Desorption bieten und somit für große Erzvorkommen oder schwer zu desorbierende Erze geeignet sind.

Schmelzstufe: Der Goldschlamm wird in einem Goldschmelzofen geschmolzen, wodurch Goldbarren in der gewünschten Reinheit entstehen.

Zinkpulver-Austauschstufe (optional): Geeignet für die Goldrückgewinnung aus Edelmetalllösungen aus der Haufenlaugung und aus CCD-Gegenstromwaschlösungen. Ausgestattet mit Klär- und Filteranlagen, einem Vakuum-Entsauerstoffungsturm, einer Zinkpulver-Zuführanlage, Austauschkolonnen/-behältern sowie einer Filterpresse für Goldschlamm.Die Edelmetalllösung muss so geklärt werden, dass der Gehalt an Schwebstoffen unter 10 ppm liegt und der Gehalt an gelöstem Sauerstoff nach der Desoxidation unter 1 mg/l beträgt; die Ausbeute liegt in der Regel bei über 99 %. Diese Methode eignet sich für Edelmetalllösungen mit hohem Silbergehalt oder bei denen die Adsorption durch Aktivkohle unzureichend ist.

Tailings-Behandlungsabschnitt: Die Laugungs-Tailings werden über einen Eindicker und eine Filterpresse entwässert; die Tailings werden trocken abgelagert oder in ein Tailings-Depot geleitet; zyanidhaltige Tailings müssen einer Entgiftungsbehandlung (z. B. alkalisches Chlorierungsverfahren) unterzogen werden, um die Grenzwerte zu erfüllen, bevor sie abgeleitet werden; das Rücklaufwasser wird wiederverwertet.

IV. Vorbehandlung schwer zu verarbeitender Erze: Wenn die Auslaugungsrate nicht steigt, geben Sie nicht zuerst dem Auslaugungsbecken die Schuld

Bei schwer zu verarbeitenden Golderzen, die Arsen, Kohlenstoff oder feine Partikel enthalten, liegt die übliche Cyanidlaugungsrate in der Regel nur bei 20–50 %. Werden solche Erze direkt in die Cyanidanlage geleitet, werden die Chemikalien vollständig durch unwirksame Reaktionen verschwendet; daher ist eine Vorbehandlung erforderlich:

Arsenhaltiges Erz: Gewinnung von Arsen-Gold-Konzentrat durch Flotation → firmeneigene Chemikalien / Rösten / biologische Oxidation / Druckoxidation → Cyanidauslaugung. Arsen bindet das Gold in Arsenopyrit und arsenhaltigem Pyrit ein; ohne diese Hülle aufzubrechen, kann die Auslaugungslösung nicht eindringen.

Kohlenstoffhaltiges Erz: Unterdrückung der Kohlenstoffanteile durch Flotation oder Vorbehandlung durch Chlorierung/chemische Oxidation, um den „Gold-Raub“-Effekt zu beseitigen. Kohlenstoffanteile adsorbieren bereits gelöste Gold-Cyanid-Komplexe wieder an die feste Phase; ohne Passivierung der Kohlenstoffanteile lässt sich das ausgelaugte Gold nicht zurückgewinnen.

Feinkörniges einhüllendes Erz (Kalin-Typ): Feinmahlung → Anreicherung der Sulfide durch Flotation → Vorbehandlung zur Aufhebung der Einhüllung → Rückgewinnung durch Cyanidierung. Unsichtbares Gold lässt sich durch herkömmliche Mahlung nicht freisetzen; eine Vorbehandlung ist unerlässlich.

Antimonhaltige Erze: Vorbehandlung durch Flotation oder alkalische Auslaugung zur Beseitigung der Störung durch Stibnit.

Die Wahl der Vorbehandlungsmethode hängt vom Gehalt an Arsen, Kohlenstoff und Antimon sowie deren Vorkommensform ab; sie muss durch vergleichende Aufbereitungsversuche verifiziert werden, wobei die wirtschaftlichen Aspekte hinsichtlich der Steigerung der Auslaugungsrate und der Kosten der Vorbehandlung genau abgewogen werden müssen.

V. Umweltschutz und Sicherheit in der Cyanidanlage: Bei der Tailings-Behandlung darf nicht gespart werden

Die Einhaltung der Umweltschutzvorschriften in der Cyanidanlage ist entscheidend für den Erfolg des Projekts; die Aufbereitung der Abgänge muss bereits in der Planungsphase in den Entwurf einbezogen werden:

Entgiftung von cyanidhaltigen Abraumhalden: Durch Verfahren wie die alkalische Chlorierung werden die Cyanide im Abraum oxidiert und zersetzt; nach Erreichen der Grenzwerte erfolgt die Einleitung oder Wiederverwendung. Der Entgiftungsprozess muss synchron mit dem Auslaugungsprozess ausgelegt werden und kann nicht nachträglich ergänzt werden.

Trockene Entsorgung von Abraum: Durch den Einsatz von Eindickern und Filterpressen wird der Abraum zu einem trockenen Filterkuchen gepresst und aufgestapelt. Diese Methode zeichnet sich durch eine hohe Rückgewinnungsrate und geringe Umweltrisiken aus und ist derzeit die gängigste Wahl. Trockenlagerplätze müssen mit einer undurchlässigen Bodenabdichtung, Entwässerungsvorrichtungen und einer Sammlung des Sickerwassers ausgestattet sein.

Wasserrückführung: Das geklärte Wasser aus der Auslaugung der Abraumhalden sowie das Filtrat werden für Prozesse wie das Mahlen und Waschen des Erzes wiederverwendet, wodurch der Frischwasserverbrauch und die Abwassermenge reduziert werden.

Überwachung und Notfallmaßnahmen: Es sind Online-Messsysteme für Cyanidkonzentration, pH-Wert und Durchflussmenge einzurichten, Notfallpläne zu erstellen sowie Umweltverträglichkeitsprüfungen und Abnahmeverfahren gemäß den lokalen Umweltschutzvorschriften durchzuführen.

VI. EPC-Lieferung und Projektdauer

Beim Bau von Cyanidanlagen für Goldminen 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 Erreichung der endgültigen Produktionsziele übernimmt.Klare Abgrenzung des Lieferumfangs: 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. Diese Arbeitsteilung gewährleistet nicht nur, dass die Qualität der Bauarbeiten gesichert ist, sondern hilft dem Kunden auch, erhebliche Arbeitskosten einzusparen.

Keine obligatorische 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 (Auslaugungsbecken, Adsorptionssysteme, Desorptions- und Elektrolyseanlagen usw.) zu beschaffen oder nur Ingenieure für die Inbetriebnahme vor Ort zu beauftragen.Die Kosten für die vorläufigen Aufbereitungsversuche und die Planungsleistungen können bei der anschließenden Unterzeichnung eines Anlagen- oder EPC-Vertrags vollständig vom Anlagenpreis abgezogen werden.

Was die Projektlaufzeit betrifft, so dauert ein typisches Goldminenprojekt vom Beginn der Verfahrensplanung bis zur Inbetriebnahme etwa 8–15 Monate: Verfahrensplanung und Angebotserstellung für die Anlagenauswahl 7–15 Tage → Erstellung der Konstruktionszeichnungen 20–30 Tage → Anlagenfertigung 60–120 Tage → Logistik 30–60 Tage → Montage und Inbetriebnahme 60–150 Tage.Da die Cyanidierungsanlage Systeme zur Auslaugung, Adsorption, Desorption und Elektrolyse umfasst, ist die Inbetriebnahmezeit relativ lang, weshalb ausreichend Zeit eingeplant werden muss; bei Projekten im Ausland sind zusätzlich Pufferzeiten für die Zollabfertigung sowie flexible Übergangszeiten einzuplanen.

VII. Leistungsversprechen: Realistische Erwartungen basierend auf den Eigenschaften des Erzes

Die Ausbeute wird durch die natürlichen Eigenschaften des Erzes (Korngröße der Einschlüsse, Symbioseverhältnisse, Vorkommensbedingungen) bestimmt.GoldProcessingPlant gibt keine unrealistischen absoluten Zahlen ab, sondern verspricht Folgendes: Durch eine sorgfältige Prozessplanung wird ein Verfahren entwickelt, das unter den gegebenen Erzbedingungen die höchstmögliche Ausbeute erzielt, wobei bei der Anlagenauswahl und der Prozesssteuerung stets nach Perfektion gestrebt wird. Beide Parteien vereinbaren im Vertrag angemessene Abnahmekriterien, die auf derselben Erzquelle und denselben Betriebsbedingungen basieren.Während der Inbetriebnahmephase sind Ingenieure vor Ort, um die Mahlfeinheit, das Chemikalienprogramm und die Auslaugungsparameter so lange zu optimieren, bis qualitätskonformes Gold produziert wird. Zudem werden die Mitarbeiter des Kunden in Theorie und Praxis geschult, um sicherzustellen, dass sie das Chemikalienprogramm, die Mahlfeinheit und die Auslaugungsparameter eigenständig anpassen können.

Der Kernansatz beim Bau einer Gold-Cyanid-Anlage lautet: Zunächst wird anhand der Vorkommen des Goldes der Prozessweg festgelegt (Cyanidierung des gesamten Erzes oder Cyanidierung des Flotationskonzentrats), anschließend wird je nach Auslaugungseigenschaften zwischen CIL und CIP gewählt; schwer zu verarbeitendes Erz wird vor der Auslaugung vorbehandelt, und die Entgiftung sowie die Trockenentsorgung der Tailings werden gleichzeitig geplant.Die Auslegung der Anlagen orientiert sich an den drei Zielen Ausbeute, Kohlenstoffverbrauch und Einhaltung der Umweltvorschriften; nur wenn jeder Schritt durch Daten untermauert wird, lässt sich eine stabile Rückgewinnungsrate gewährleisten.