Wie wählt man ein Konzept für die Herstellung von kolloidalem Gold sowie die entsprechende Komplettanlage aus?
Wie wählt man ein Konzept zur Herstellung von kolloidalem Gold sowie die komplette Anlagenausstattung aus?
Der Begriff „kolloidales Gold“ wird in der Goldminenindustrie tatsächlich in zwei völlig unterschiedlichen Kontexten verwendet: Zum einen sprechen erfahrene Fachkräfte vor Ort von „gelartigem Gold“ oder „Gold in kolloidaler Form“ – damit ist Gold gemeint, das in extrem feiner Korngröße in gelartiger Form oder als feine Partikel im Erz verteilt vorliegt;der andere bezieht sich auf kolloidale Goldmarker im biomedizinischen Bereich. In diesem Artikel geht es um den erstgenannten Fall: Gold, das im Erz in kolloidaler Form und als feine Partikel vorliegt und sich weder durch herkömmliche Schwerkraftabscheidung noch durch Cyanidauslaugung vollständig gewinnen lässt. Die Frage, wie man für solche Erze ein Aufbereitungsverfahren auswählt und die komplette Anlage zusammenstellt, bereitet vielen Bergwerksbetreibern echte Kopfschmerzen.
I. Zunächst muss geklärt werden: Um welche Art von Erz handelt es sich bei dem von Ihnen erwähnten „kolloidalen Gold“?
In der Praxis der Goldaufbereitung bezieht sich der Begriff „kolloidales Gold“ in der Regel auf folgende Fälle:
1. Feinkörnige, durchdrungene Goldlagerstätten (Karin-Typ)
Das Gold ist in Form von unsichtbarem oder submikroskopischem Gold in Sulfiden wie Pyrit und Arsenopyrit eingeschlossen und lässt sich selbst bei noch feinster Zerkleinerung kaum als einzelne Partikel freisetzen. Diese Art von Erz ist ein typisches Beispiel für schwer zu verarbeitendes Golderz; die Ausbeute bei der direkten Cyanidauslaugung des gesamten Erzes beträgt oft nur 20 bis 50 Prozent.
2. Kolloidale, erdige oxidierte Golderze
Das Gold liegt in kolloidaler Form vor und ist an der Oberfläche von Limonit, Tonmineralien oder Manganoxiden adsorbiert; es kommt häufig in „Eisenhut“- und „Limonit“-Typ-Verwitterungslagerstätten vor. Die Goldpartikel sind extrem fein, die Rückgewinnungsrate durch Schwergutabscheidung ist gering, und ein hoher Tonanteil beeinträchtigt die Rheologie der Aufschlämmung sowie die Permeabilität bei der Auslaugung.
3. „Goldentziehende“ Erze mit kohlenstoffhaltigen Bestandteilen
Kohlenstoffhaltige Bestandteile im Erz (organischer Kohlenstoff, Graphit usw.) adsorbieren gelöste Goldcyanidkomplexe, was zu einem „Goldentzugseffekt“ führt. Dadurch steigt die Goldkonzentration in der Laugungslösung nicht an, und die scheinbare Ausbeute ist sehr gering.
4. Feinstkörniges Gold in Goldsand
Grobkörniges Gold in Sandgoldlagerstätten lässt sich mit Rinnen und Zentrifugen gewinnen, doch mikrometergroßes Feingold wird leicht mit dem Wasserstrom weggespült und erfordert eine Nachsichtung mittels Schütteltisch oder Zentrifuge.
Diese vier Erzkategorien haben folgende Gemeinsamkeiten: feine Goldpartikel, komplexe Vorkommensbedingungen und eine unvollständige Gewinnung durch ein einzelnes Verfahren. Der Kern der Anlagenplanung besteht nicht darin, „welche Anlage man kauft“, sondern zunächst die Vorkommensbedingungen des Goldes genau zu ermitteln und erst dann den Verfahrensablauf festzulegen.
II. Wie legt man einen Aufbereitungsplan für kolloidale Golderze fest?
Konzept 1: Anreicherung durch Flotation + Vorbehandlung + Cyanidierung (geeignet für feinkörnige, durchdrungene Erze sowie arsen- und kohlenstoffhaltige Erze)
Dies ist der gängige Ansatz für Karin-ähnliche Erze sowie für schwer aufzubereitende arsen- und kohlenstoffhaltige Erze.Die Logik dahinter ist folgende: Zunächst werden die goldhaltigen Sulfide durch Flotation zu einem Konzentrat angereichert, wodurch das Aufgabevolumen für die anschließende Vorbehandlung erheblich reduziert wird; anschließend wird das Konzentrat einer Vorbehandlung unterzogen (mit firmeneigenen Reagenzien, Röstung, Druckoxidation, biologischer Oxidation usw.), um das eingebettete Gold freizusetzen; schließlich erfolgt die Rückgewinnung durch Cyanidierung.
Wichtige Punkte:
- Die Mahlfeinheit muss die Einzelauflösung der goldhaltigen Sulfide gewährleisten, wobei jedoch nicht nach dem Prinzip „je feiner, desto besser“ gestrebt werden sollte, da eine Übermahlung die Schlammbildung und den Chemikalienverbrauch erhöht;
- Das Flotationsreagenzienschema bestimmt den Gehalt des Konzentrats und die Schwefelrückgewinnungsrate; bei arsenhaltigem Erz muss die Bildung von Arsenblei unterdrückt oder das Arsen-Gold-Konzentrat separat flotiert werden, bei kohlenstoffhaltigem Erz muss der Goldentzugseffekt durch Kohlenstoffanteile unterdrückt werden;
- Die Wahl der Vorbehandlungsmethode hängt vom Arsen-/Kohlenstoffgehalt und den Vorkommensbedingungen ab und bestimmt unmittelbar die Wirtschaftlichkeit.
Variante 2: Kombination aus Schwerkraftabscheidung und Cyanidierung (geeignet für „Eisenhut“-Erze und gelartige Oxid-Erze)
Durch die Schwergutabscheidung wird grobkörniges freies Gold bereits im Mahlkreislauf vorab zurückgewonnen, wodurch Verluste durch Übermahlung vermieden werden; die Rückstände der Schwergutabscheidung werden der Cyanidauslaugung zugeführt, um feinkörniges Gold zurückzugewinnen. Die poröse Struktur von Limonit begünstigt das Eindringen der Auslaugungslösung, doch bei hohem Tongehalt muss die Rheologie der Aufschlämmung durch Dispergiermittel oder Granulierung verbessert werden.
Option 3: CIL/CIP-Verfahren mit dem gesamten Schlamm (geeignet für Erze, in denen Gold überwiegend in freier Form vorliegt, die eine einfache Gangart aufweisen und keine Störelemente enthalten)
Wenn Laboruntersuchungen bestätigen, dass das Gold überwiegend in freier Form vorliegt und keine Störelemente wie Arsen, Kohlenstoff oder Antimon enthält, ist eine direkte Cyanidbehandlung des gesamten Erzkörpers der einfachere Weg. CIL (Cyanid-In-Leach) erfolgt durch gleichzeitiges Auslaugen und Absorbieren und zeichnet sich durch einen kompakten Prozessablauf aus; es eignet sich für kleine bis große Aufbereitungsanlagen. CIP (Cyanid-In-Process) erfolgt durch Auslaugen vor der Adsorption und ermöglicht eine feinere stufenweise Steuerung; es wird häufig in großen Aufbereitungsanlagen eingesetzt.
Option 4: Kompletter Prozess aus Erzwäsche und Schwerkraftsortierung (geeignet für Sandgoldvorkommen und feinkörniges Sandgold)
Waschen und Klassieren mit Trommelsieb/Waschanlage → Grobauswahl über Rutschen → Anreicherung mit Zentrifuge → Feinauswahl mit Schütteltisch. Bei hohem Tonanteil ist eine verstärkte Aufbereitung erforderlich; grobkörniges Gold wird über Rutschen und Zentrifugen gewonnen, feinkörniges Gold über Schütteltische oder durch Abstreifen in Zentrifugen.Mobile Anlagen eignen sich für verstreute Abbaustätten, stationäre Anlagen für konzentrierte Goldvorkommen.
Die eiserne Regel bei der Auswahl einer Lösung: Ohne Laboranalysen der Erzproben und Aufbereitbarkeitstests gleicht jede Modellauswahl dem „Blinden, der den Elefanten ertastet“. Dies gilt insbesondere für kolloidale Golderze – schon kleinste Unterschiede im Vorkommen des Goldes führen zu gravierenden Abweichungen im Verfahrensablauf.
III. Wie wird die komplette Anlage zusammengestellt: Zuordnung entsprechend dem Verfahrensablauf
1. Brech- und Mahlstufe (Ausgangspunkt für alle Gesteinsgoldvorkommen)
- Backenbrecher: Grobzerkleinerung, für große Roherzbrocken geeignet, einfache und robuste Bauweise;
- Kegelbrecher: Mittel- und Feinzerkleinerung, hohe Effizienz bei der Aufbereitung von Hartgestein, gleichmäßige Korngröße des Endprodukts;
- Kugelmühle: Gittertyp mit Zwangsaustrag, hohe Durchsatzleistung, geeignet für die Grobmahlung oder die erste Mahlstufe; Überlauftyp mit selbsttätigem Überlauf, feinere Mahlfeinheit, geeignet für die Feinmahlung oder die zweite Mahlstufe.Bei Gold-Gesteinserzen wird üblicherweise eine zweistufige Mahlung mit einer ersten Stufe im Gittertyp und einer zweiten Stufe im Überlauftyp angewendet, wobei die zweite Stufe zusammen mit einem Spiralklassierer oder einem Hydraulikzyklon einen geschlossenen Kreislauf bildet;
- Klassieranlagen: Spiralklassierer/Hydraulikzyklone arbeiten im geschlossenen Kreislauf mit den Mühlen zusammen; das qualifizierte Feinpulver wird abgeführt, der Grobsand zur erneuten Vermahlung zurückgeführt.
Es gilt das Prinzip „Mehr zerkleinern, weniger mahlen“: In der Zerkleinerungsphase wird mehr Arbeit geleistet, in der Mahlphase wird weniger Strom verbraucht.
2. Schwerkraftabscheidung (vorzeitige Rückgewinnung von grobkörnigem Gold)
- Zentrifugalseparator: Verstärkt die Schwerkraftaufbereitung auf Basis des Zentrifugalprinzips und gewinnt feinkörniges Gold, Silber, Platinmetalle und andere Edelmetalle zurück; er ist die gängigste Anlage zur Rückgewinnung von grobkörnigem Einzelgold im Mahlkreislauf;
- Jig (Sägezahnwelle/hydraulisch): Zur Aufbereitung der grobkörnigen Fraktion mit hoher Durchsatzleistung;
- Schütteltische (6-S-Schütteltische/Mehrschicht-Schütteltische): Zur Aufbereitung der feinkörnigen Fraktion mit hoher Sortiergenauigkeit; werden zur Feinsortierung des Schwerstoffkonzentrats eingesetzt;
- Spiralrinnen: Einfacher Aufbau, geeignet für die Grobauswahl und das Aussortieren von Abgangsmaterial.
Die Schwerkraftsortierung bildet in der Regel keinen eigenständigen, vollständigen Prozess für Gesteinsgoldlagerstätten, sondern wird in den Mahlkreislauf eingebettet oder mit der Flotation bzw. Cyanidierung kombiniert. Der Aufschlussgrad ist der zentrale Indikator für die Rückgewinnungsrate bei der Schwerkraftsortierung; ist die Mahlfeinheit unzureichend, ist die Schwerkraftsortierung wirkungslos.
3. Flotationsstufe (goldhaltige Sulfiderze, feinkörnige eingebettete Erze)
- Flotationsmaschinen-Baureihen: SF-Typ mit Selbstansaugung, geeignet für die Vorstufe der Grob- und Reinigung; XCF/KYF-Typ mit Belüftung, erste Wahl für die Konfiguration großer Gleichstromzellen; BF- und JJF-Typen werden entsprechend den Anforderungen an Durchsatz und Belüftungsmenge ausgewählt.Kombinierbar zu Vor-, Zwischen- und Feinsortieranlagen (eine Vor- und zwei Fein- sowie zwei Zwischenstufen bis hin zu einer Vor-, drei Fein- und drei Zwischenstufen);
- dazu gehören Rührbecken zum Mischen der Reagenzien vor der Flotation sowie Eindicker und Filterpressen zur Entwässerung des Konzentrats.
Das Flotationsverfahren eignet sich für die Aufbereitung von niedriggradigen, feinkörnigen Goldlagerstätten mit eingebetteten Goldpartikeln, ist äußerst anpassungsfähig und gehört zu den in China am weitesten verbreiteten Technologien für Gesteinsgoldlagerstätten.
4. Auslaugungs- und Adsorptionsstufe (speziell für CIL/CIP)
- Laugungsbehälter (mit Rührwerk und Belüftung): Zugabe von Natriumcyanid und Kalk zur Einstellung des pH-Werts (10–11), um das Gold zu lösen;
- Hochleistungs-Kohlegüle mit zwei Laufrädern: Beim CIL-Verfahren erfolgt Auslaugen und Absorption gleichzeitig; Aktivkohle wird im letzten Becken zugegeben und bewegt sich im Gegenstrom vorwärts;
- Kohlesieb: Verhindert, dass Aktivkohle mit der Erzsuspension abfließt; Kohlehebevorrichtung: Hebt die goldbeladene Aktivkohle an;
- Desorptions- und Elektrolyseanlage: Bei Raumtemperatur und Normaldruck für die konventionelle Aufbereitung geeignet; bei hoher Temperatur und hohem Druck erfolgt eine gründlichere Desorption, was sich für große Erzvorkommen oder schwer desorbierbare Erze eignet;
- Goldschmelzofen: Das Goldschlamm wird zu Goldbarren geschmolzen;
- Zinkpulver-Austauschanlage (Haufenlaugung der Edelmetalllösung, CCD-Gegenstromwäsche der Edelmetalllösung): Klärung und Filtration → Vakuum-Entgasung → Zugabe von Zinkpulver zum Austausch → Filterpressung des Goldschlamms → Schmelzen.Die Edelmetalllösung muss so geklärt werden, dass der Gehalt an Schwebstoffen <10 ppm und der Gehalt an gelöstem Sauerstoff <1 mg/L beträgt; die Ausbeute liegt in der Regel bei >99 %.
5. Anreicherungs- und Entwässerungsabschnitt
Dickungsmaschinen (mit zentralem Antrieb/Hochleistungsdickungsmaschinen) dienen der vorläufigen Sedimentation und Entwässerung von Konzentrat und Abgangsmaterial; Platten- und Rahmenfilter pressen die Aufschlämmung zu Filterkuchen und sind die Schlüsselanlagen für die Trockenaustragung von Abgangsmaterial; Entwässerungssiebe dienen der Endentwässerung.
6. Hilfsanlagen
Vibrationsaufgeber, Förderbänder, Schlämmpumpen/Kohlepumpen, Trommelwaschanlagen/Schneckenwaschanlagen (Vorbehandlung von Erz mit hohem Schlammgehalt), Trommelsiebe (Aufbereitung von Sandgold).
IV. Vier entscheidende Kriterien für die Auswahl einer kompletten Anlagenkonfiguration
Erstens: Zuerst den Prozess festlegen, dann die Anlagen.
Die Anlagen werden nicht einfach wahllos auf dem Markt zusammengestellt; die Auswahl muss auf den Eigenschaften des Erzes und dem Prozessablauf basieren. Bei ein und demselben Flotationsgerät kann die Ausbeute bei Quarzader- und Karin-Typen um bis zu zwanzig Prozentpunkte variieren; bei ein und demselben Zentrifugengerät gelangt bei falscher Mahlfeinheit grobkörniges Gold dennoch in die Abgänge.
Zweitens: Verfahren und Anlagen müssen „zusammenpassen“.
Wenn Brecher, Kugelmühlen, Zentrifugen, Flotationsmaschinen und CIL-Laugungssysteme von verschiedenen Herstellern stammen, kommt es leicht zu Unstimmigkeiten bei Schnittstellen, Produktionskapazität und Energieverbrauch, und bei Nichterreichen der Systemziele schieben sich die Beteiligten gegenseitig die Schuld zu. Nur wenn die Prozessplanung und die Anlagenfertigung von ein und demselben Team gesteuert werden, lassen sich Diskrepanzen wie „die Konstruktionszeichnungen stimmen nicht mit den Abmessungen der Anlagen überein“ vermeiden.
Drittens: Maßgeschneiderte Lösungen für das jeweilige Erz, keine Anpassung an Lagerbestände.
Bei hochsiliziumhaltigem, abrasivem Erz müssen die Durchflussbauteile durch hochchromhaltige Legierungen oder verschleißfesten Gummi ersetzt werden; in sauren Auslaugungsumgebungen kann auf korrosionsbeständigen Edelstahl oder eine korrosionsbeständige Innenbeschichtung umgerüstet werden;sind unter besonderen Betriebsbedingungen wie extremer Kälte, großer Höhe oder instabiler Stromversorgung in Afrika Sonderanfertigungen hinsichtlich Material, Motorleistung und Konstruktion erforderlich (z. B. serienmäßige Dieselgeneratoren und Sanftanlaufvorrichtungen zur Reduzierung von Anlaufstromspitzen).
Viertens: Die Gesamtkosten berechnen, statt auf das niedrigste Angebot zu setzen.
Eine präzise Modellauswahl verhindert eine Überdimensionierung der Anlagenleistung, ein integriertes Design erspart versteckte Kosten durch Zuständigkeitsstreitigkeiten, und ein energieeffizientes Design senkt den späteren Betriebsverbrauch. Bei einer Eigenzusammenstellung müssen Sie die Verwaltungskosten für die Koordination verschiedener Parteien, die Kosten für Nachbesserungen aufgrund von Fehlauswahlen, Verluste durch Bauverzögerungen sowie hohe spätere Energie- und Wartungskosten tragen.
5. Referenz für die Investitionskalkulation: Preisspanne für komplette CIP/CIL-Hauptanlagen
Am Beispiel einer kompletten Hauptanlagenausstattung für CIP/CIL-/Vollschlamm-Cyanidierungs- und Auslaugungsverfahren in Goldminen (Preise in 10.000 US-Dollar, ohne Bauarbeiten, Montage, Logistik und Hilfsmaterialien):
| Tägliche Durchsatzmenge (Tonnen/Tag) | Preisspanne für komplette Hauptanlagen (in 10.000 US-Dollar) |
|---|---|
| 30 | 20–35 |
| 50 | 25–40 |
| 100 | 35–50 |
| 200 | 45–75 |
| 300 | 60–90 |
| 500 | 90–135 |
| 800 | 125–170 |
| 1000 | 150–190 |
| 1500 | 205–270 |
| 2000 | 265–335 |
| 2500 | 300–380 |
Die Untergrenze des Bereichs entspricht der Standardkonfiguration, gewöhnlichem oxidiertem Golderz oder einfachem sulfidischem Erz sowie normalen Betriebsbedingungen; die Obergrenze des Bereichs entspricht nicht standardmäßigen Sonderanfertigungen, komplexem Erz, besonderen Betriebsbedingungen oder umfassenderen Konfigurationen.Dies sind lediglich Richtpreise für die Hauptanlagen, ohne Bauarbeiten, Montage und Logistik. Ein konkretes Angebot muss unter Berücksichtigung der Erzart, des Verarbeitungsprozesses und der Bedingungen vor Ort erstellt werden.
VI. Projektdauer und Lieferumfang: Lassen Sie nicht zu, dass „Warten“ Ihre Investition zunichte macht
Bei herkömmlichen Goldminenprojekten beträgt die Gesamtlaufzeit vom Beginn der Verfahrensplanung bis zur endgültigen Inbetriebnahme in der Regel 8–15 Monate:Prozessplanung und technische Konzeption: 7–15 Tage → Konstruktionsplanung: 20–30 Tage → Anlagenfertigung: 60–120 Tage → Logistik: 30–60 Tage → Montage und Inbetriebnahme: 60–150 Tage; bei Projekten im Ausland sollten zusätzlich etwa 30 Tage als Puffer für die Zollabfertigung eingeplant werden.Durch eine sinnvolle Verflechtung der einzelnen Phasen lässt sich die Gesamtbauzeit verkürzen. Die frühzeitige Bereitstellung repräsentativer Gesteinsproben zur Einleitung der Verfahrensplanung ist der erste Schritt zur Verkürzung der Gesamtbauzeit.
Was den Lieferumfang betrifft, gilt folgendes Standardmodell: Die Prozessauslegung, die Konstruktionszeichnungen, die Fertigung der Kernanlagen, die technische Anleitung bei der Montage vor Ort sowie die Inbetriebnahme und Schulung liegen in der Verantwortung des Lieferanten;die Bauarbeiten und die allgemeinen Montagearbeiten werden vom Kunden vor Ort organisiert. Dies gewährleistet nicht nur, dass die technische Qualität gesichert ist, sondern hilft dem Kunden auch, erhebliche Kosten für Flugtickets, Visa, Unterkunft und Verpflegung sowie hohe Tageslöhne für entsandte inländische Arbeitskräfte einzusparen. Falls vor Ort tatsächlich keine Baukräfte zur Verfügung stehen, kann ein Pauschalangebot ausgehandelt werden.
VII. Schlusswort: Bei der Aufbereitung von kolloidalem Gold muss man zuerst das Erz verstehen, bevor man die Anlagen auswählt
Die Herausforderung bei kolloidalen Golderzen liegt nie in einer einzelnen Anlage, sondern darin, ob die drei Faktoren „Erz – Verfahren – Anlage“ optimal aufeinander abgestimmt sind. Wenn Gold in kolloidaler Form, als feine Partikel oder in eingebetteter Form vorliegt, müssen alle Parameter – Mahlfeinheit, Chemikalien dosierung, Position der Schwergutabscheidung und Auslaugungsbedingungen – auf den Eigenschaften des Erzes basieren.