Analyse der Cyanid-Aufbereitung von Gold in Brekziengestein unter Verwendung von Vollschlamm sowie Konzepte zur hocheffizienten Goldgewinnung
Analyse der Cyanid-Aufbereitung von Konkretit-Goldlagerstätten und Konzepte zur hocheffizienten Goldgewinnung
Konglomerat-Goldlagerstätten gehören zwar nicht zu den bekanntesten in der chinesischen Goldbergbaulandschaft, stellen jedoch in vielen Bergbaugebieten den Haupttyp dar – sie zeichnen sich durch eine konglomeratartige Struktur, einen geringen Sulfidgehalt und überwiegend freies oder halbfreies Gold aus.Diese Art von Lagerstätten birgt einen sehr realen Anreiz: Auf den ersten Blick scheint eine direkte Cyanid-Aufbereitung des gesamten Gesteins möglich zu sein, wodurch der Flotationsschritt entfällt – der Prozess ist kurz und die Investitionen gering. Doch zwischen dem, was „auf den ersten Blick möglich“ erscheint, und dem, was „tatsächlich möglich“ ist, liegt eine gründliche technische Validierung.
In diesem Artikel werden die Vorkommensmerkmale von Goldlagerstätten im Konglomeratgestein, die Voraussetzungen für die Cyanidbehandlung des gesamten Erzes, die Prozessparameter sowie die gesamte Anlagenkonfiguration erläutert, um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, ob für Ihre Lagerstätte die Cyanidbehandlung des gesamten Erzes oder ein kombiniertes Verfahren geeignet ist.
I. Vorkommensmerkmale von Goldlagerstätten im Konglomerat: Warum sie häufig der Kategorie „zyanidierbar“ zugeordnet werden
Unter „Goldlagerstätten im Konglomerat“ versteht man Lagerstätten, bei denen die Goldmineralisierung in Konglomeratkörpern vorkommt.Die Zusammensetzung des Konglomerats ist komplex; häufig finden sich Quarz, silikatische Gesteine, Karbonatgesteine sowie Bruchstücke verschiedener Umgebungsgesteine, wobei die Bindemittel meist aus Silikat, Karbonat oder Sulfid bestehen. Einige typische Merkmale dieser Lagerstätten bestimmen direkt die Wahl des Verfahrens:
1. Das Gold liegt überwiegend in freier oder halbfreier Form vor.
In Goldlagerstätten vom Typ „Konglomerat“ kommt Gold häufig im Bindematerial, in Spalten des Konglomerats oder in den Zwischenräumen zwischen Quarzkörnern vor, wobei grobkörniges und feinkörniges Gold nebeneinander vorkommen können.Im Vergleich zu Karin-Typ-Lagerstätten, bei denen „unsichtbares Gold im Sulfidgitter eingeschlossen ist“, lässt sich das Gold in Konglomerat-Goldlagerstätten relativ leicht freisetzen – dies ist die Voraussetzung für die Durchführbarkeit einer Vollschlamm-Cyanidierung.
2. Der Sulfidgehalt ist in der Regel nicht hoch.
In den meisten konglomeratartigen Goldlagerstätten ist der Gehalt an goldhaltigen Sulfiden wie Pyrit und Arsenopyrit begrenzt, sodass das Gold nicht vollständig von Sulfidträgern abhängig ist. Ein geringer Sulfidgehalt bedeutet einen geringen Verbrauch an Cyanid und eine relativ „saubere“ Cyanidlaugungsumgebung.
3. Störelemente müssen einzeln überprüft werden.
Dies ist entscheidend. Die Unterschiede zwischen einzelnen Konglomerat-Goldlagerstätten sind enorm: In manchen Lagerstätten sind die Gehalte an Arsen, Kohlenstoff und Antimon sehr gering, sodass eine direkte Cyanidauslaugung problemlos möglich ist; in anderen Lagerstätten enthalten die Bindemittel jedoch kohlenstoffhaltige Bestandteile oder Arsenmineralien, wodurch die Auslaugungsrate bei direkter Cyanidauslaugung erheblich sinkt.Man darf nicht davon ausgehen, dass eine direkte Cyanidauslaugung möglich ist, nur weil es sich um ein „Konglomerat“ handelt; entscheidend sind die Laborergebnisse der Erzproben.
4. Die Struktur der Konglomeratkörper ist uneinheitlich, sodass die Eigenschaften des Erzes stark schwanken können.
Erz aus verschiedenen Konglomeratzonen und unterschiedlichen Tiefen kann sich hinsichtlich der Goldkorngröße, des Sulfidgehalts und des Ausmaßes der Tonisierung unterscheiden; bei der Planung des Verfahrens müssen daher die Schwankungsbreiten und die Fehlertoleranz des Betriebs berücksichtigt werden.
II. Cyanidauslaugung des gesamten Erzes: Unter welchen Bedingungen können konglomeratartige Goldlagerstätten diesen Weg direkt einschlagen?
Die Logik der CIL/CIP-Verfahren (Cyanid-In-Leach/Cyanid-In-Process) besteht darin, dass das Roherz auf eine ausreichende Feinheit gemahlen wird, das Gold vollständig freigesetzt wird und anschließend direkt der Cyanidauslaugung zugeführt wird, wobei es mittels Aktivkohle adsorbiert und zurückgewonnen wird, ohne dass eine Anreicherung durch Flotation erfolgt. Die Vorteile dieses Verfahrens sind ein kurzer Prozessablauf, ein geringer Anlagenbedarf und relativ niedrige Investitionskosten, wodurch es sich für kleine bis große Aufbereitungsanlagen eignet.
Für die direkte CIL/CIP-Aufbereitung von Goldlagerstätten vom Typ Konglomerat müssen mehrere Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein:
Bedingung 1: Das Gold liegt überwiegend in freier Form vor, der Anteil an eingebettetem Gold ist gering.
Erst nach dem Mahlen wird das Gold vollständig freigelegt, sodass es mit dem Cyanid in Kontakt kommen kann. Wenn Laboruntersuchungen zeigen, dass ein beträchtlicher Anteil des Goldes in feinen Partikeln in Sulfiden oder Ganggestein eingebettet ist, lässt es sich auch bei noch feinster Zerkleinerung nicht auflösen, und die Ausbeute bei der direkten Cyanidlaugung bleibt gering.
Bedingung 2: Das Erz darf keine oder nur geringe Mengen an Störelementen wie Arsen, Kohlenstoff und Antimon enthalten.
Arsen verbraucht Cyanid und passiviert die Oberfläche der Goldpartikel; kohlenstoffhaltige Stoffe „entziehen“ das Gold, indem sie bereits gelöste Gold-Cyanid-Komplexe wieder adsorbieren; Antimon stört ebenfalls die Auslaugung. Bei hohen Gehalten dieser Stoffe ist vor der Auslaugung eine Vorbehandlung erforderlich, oder es muss auf ein Anreicherungsverfahren mittels Flotation umgestellt werden.
Bedingung 3: Geringer Cyanidverbrauch.
Kupfer, Eisensulfide und Oxidmineralien im Erz verbrauchen Cyanid; ein hoher Cyanidverbrauch treibt die Kosten für Chemikalien in die Höhe, sodass die Wirtschaftlichkeit neu berechnet werden muss.
Bedingung 4: Die Mahlfeinheit kann die Anforderungen an die Dissoziation wirtschaftlich erfüllen.
Für die Cyanidauslaugung des gesamten Erzes muss das gesamte Roherz fein gemahlen werden; der Energieverbrauch für die Zerkleinerung ist einer der größten Kostenfaktoren im gesamten Prozess. Wenn die Goldpartikel zu fein verteilt sind und eine ultrafeine Zerkleinerung zur Dissoziation erforderlich ist, können die Mahlkosten den Gewinn auffressen.
Es gibt nur einen Weg, dies zu beurteilen: Entnahme repräsentativer Erzproben zur Durchführung von CIL-Laugungstests (einschließlich CIL/CIP-Vergleichstests) und Überprüfung der Machbarkeit anhand der Auslaugungsraten. Der Betrieb einer Cyanid-Aufbereitungsanlage für das gesamte Erzmaterial ohne Versuchsdaten stellt das größte Investitionsrisiko bei Goldlagerstätten vom Typ Konglomerat dar – wenn die Anlage fertiggestellt ist und die Auslaugungsrate nicht erreicht wird, liegen die Kosten für Nachbesserungen weit über den Versuchskosten.
III. Wie wählt man zwischen CIL und CIP bei der Cyanidauslaugung des gesamten Erzes?
Nachdem bestätigt wurde, dass eine Cyanidauslaugung des gesamten Erzes möglich ist, muss noch zwischen CIL und CIP gewählt werden:
CIL (Kohle-In-Lixation)
Die Auslaugung und die Adsorption durch Aktivkohle erfolgen gleichzeitig – Auslaugen und Adsorption im laufenden Betrieb. Die Aktivkohle wird in den letzten Tank eingeleitet, bewegt sich im Gegenstrom vorwärts und kommt dabei in entgegengesetzter Richtung mit der Erzsuspension in Kontakt. Der Prozess ist kompakt, erfordert nur wenige Tanks und eignet sich für kleine bis große Aufbereitungsanlagen; dies ist derzeit die am weitesten verbreitete Konfiguration.
CIP (Kohlesuspensionsverfahren)
Zunächst wird die Auslaugung abgeschlossen, bevor das Erz in den Adsorptionsbehälter mit Aktivkohle gelangt. Die Auslaugungszeit ist länger und die stufenweise Steuerung präziser, was sich für Erze mit schneller Auslaugungsgeschwindigkeit eignet, die eine stufenweise Steuerung erfordern. Diese Methode wird häufig in großen Aufbereitungsanlagen eingesetzt.
Entscheidungskriterien: Bei Erzen mit hoher Auslaugungsgeschwindigkeit ist das CIL-Verfahren mit gleichzeitiger Auslaugung und Absorption hocheffizient und ressourcenschonend; bei Erzen, die eine längere Auslaugungszeit oder eine fein abgestufte Steuerung erfordern, ist das CIP-Verfahren besser geeignet. Die konkrete Wahl hängt von den kinetischen Daten der Auslaugungsversuche ab, wobei auch die Verarbeitungskapazität und das Investitionsbudget zu berücksichtigen sind.
IV. Prozessparameter für die Vollschlamm-Cyanidierung: Einige Punkte, die unbedingt beachtet werden müssen
1. pH-Wert-Regelung.
Die Auslaugung erfolgt unter alkalischen Bedingungen, wobei der pH-Wert üblicherweise auf 10–11 eingestellt und mit Kalk oder Natriumhydroxid reguliert wird. Bei einem zu niedrigen pH-Wert kann Cyanid leicht verfliegen und verloren gehen, während ein zu hoher Wert die Auslaugungsgeschwindigkeit und den Kalkverbrauch beeinträchtigt. Die Kalkzugabe muss stabil und kontinuierlich erfolgen.
2. Mahlfeinheit.
Sie bestimmt den Goldausbeutegrad und ist die wichtigste Variable für die Ausbeute bei der Cyanidauslaugung des gesamten Erzes. Bei unzureichender Feinheit wird das eingebettete Gold nicht freigesetzt; eine Übermahlung erhöht hingegen den Energieverbrauch und die Schlammbildung, was sich auf die nachfolgende Eindickung und Adsorption auswirkt. Die Feinheit wird gemeinsam durch Mahlversuche und Auslaugungsversuche ermittelt.
3. Cyanidkonzentration und -dosierung.
Bei zu niedriger Konzentration verläuft die Auslaugung langsam, bei zu hoher Konzentration werden Chemikalien verschwendet und der Druck auf die Umweltentsorgung steigt. Die Konzentration muss dynamisch an die Cyanidverbrauchsmerkmale des Erzes angepasst und durch ein entsprechendes Dosiersystem präzise gesteuert werden.
4. Auslaugungszeit und Anzahl der Auslaugungszellen.
Eine Reihenschaltung mehrerer Tanks gewährleistet die Auslaugungszeit; die Anzahl der Stufen hängt von der Auslaugungskinetik ab. Bei unzureichender Auslaugungszeit wird das Gold nicht vollständig gelöst; bei zu vielen Stufen kommt es zu einer Verschwendung von Investitionsmitteln.
5. Aktivkohlekonzentration und Management der goldbeladenen Aktivkohle.
Die Aktivkohlekonzentration beeinflusst die Adsorptionsrate; die mit Gold beladene Aktivkohle muss rechtzeitig entnommen und desorbiert werden, um zu vermeiden, dass die Aktivkohle nach ihrer „Sättigung“ im System ihre Adsorptionsfähigkeit verliert. Die Kapazität der Aktivkohleentnahmevorrichtung und die Kapazität der Desorptionselektrolyse müssen auf die Produktionsmenge der mit Gold beladenen Aktivkohle abgestimmt sein.
6. Gelöster Sauerstoff.
Die Cyanidlaugung erfordert die Beteiligung von Sauerstoff; die Laugungsbecken müssen belüftet werden. Bei unzureichender Belüftung verläuft die Laugung langsam, bei übermäßiger Belüftung ist der Energieverbrauch hoch.
7. Eindickung und Entwässerung.
Nach dem Mahlen muss die Konzentration der Erzaufschlämmung an die Anforderungen der Auslaugung angepasst werden; die Entwässerung im Eindicker ist dabei ein entscheidender Schritt, insbesondere bei brekziösem Erz mit hohem Schlammgehalt.
V. Komplette Anlagenkonfiguration: Vom Roherz bis zum reinen Gold
Die vollständige CIL-Anlage (Cyanid-In-Leach) für die Aufbereitung von brekziösem Golderz aus Rohschlamm umfasst folgende Ausrüstung:
Zerkleinerungs- und Mahlabschnitt:
Vibrationsaufgeber → Backenbrecher (Grobzerkleinerung) → Kegelbrecher(Mittel- und Feinzerkleinerung) → Kreisschwingsieb → Kugelmühle (erstes Stadium mit Gitter, zweites Stadium mit Überlauf, oder je nach Anlagengröße ein einstufiges System) → Schneckenklassierer/Hydraulikzyklon im geschlossenen Kreislauf. Dabei wird das Prinzip „viel zerkleinern, wenig mahlen“ befolgt.
Anreicherungs- und Entwässerungsabschnitt:
Hochleistungs-Eindicker (Anpassung der Schlammkonzentration), bei hohem Schlammgehalt kann ein Flockungsmittel-Zufuhrsystem hinzugefügt werden.
Auslaugungs- und Adsorptionsstufe:
Laugungsbecken (mit Rührwerk und Belüftung, mehrere Becken in Reihe geschaltet) → Hocheffizientes Doppelimpeller-Kohlenlaugungsbecken (CIL, gleichzeitiges Laugen und Absaugen) oder Adsorptionsbecken (CIP) → Kohlesieb (Trennung der goldbeladenen Kohle vom Erzschlamm) → Kohleabzug (Entnahme der goldbeladenen Kohle) → Aktivkohle-Zufuhrsystem.
Desorptions- und Elektrolyseabschnitt:
Säurewäsche → Desorptions-Elektrolyseanlage (bei Raumtemperatur und Normaldruck für die konventionelle Aufbereitung geeignet; bei hoher Temperatur und hohem Druck erfolgt eine gründlichere Desorption, geeignet für große Erzvorkommen oder schwer desorbierbare Erze) → Elektrolysezelle → Schmelzofen zur Gewinnung von legiertem Gold.
Abschnitt zur Aufbereitung der Rückstände:
Tailings-Verdickungsanlage → Platten- und Rahmenfilter (Trockenaustragung der Tailings) → Abwasserbehandlung und Cyanid-Abbau-System (Erfüllung der Umweltschutzstandards).
Hilfsanlagen:
Schlammpumpen, Kohleförderpumpen, Förderbänder, Rührbehälter, Systeme zur Chemikalienaufbereitung und -zugabe, elektrische Ausrüstung zur Spannungsstabilisierung und Sanftanlauf.
Drei entscheidende Kriterien für die Anlagenkonfiguration:
Erstens: Eine einheitliche Anlagenkonfiguration ist einer zusammengewürfelten Lösung vorzuziehen. Die Anzahl der Laugungsbecken, die Abmessungen der Kohleauslaugungsbecken, die Maschenweite der Kohlesiebe, die Kapazität der Kohleabscheider sowie die Durchsatzleistung der Desorptions- und Elektrolyseanlagen bilden ein System miteinander verknüpfter Parameter.Werden Anlagen verschiedener Hersteller kombiniert, stimmen Schnittstellen und Parameter nicht überein, was im Betrieb zu Kohleaustritt, Verstopfungen der Tanks und einem Rückstau von goldhaltiger Kohle führt. Nur wenn die Prozessplanung und die Anlagenfertigung von ein und demselben Team gesteuert werden, kann die optimale Abstimmung zwischen „Erz – Prozess – Anlage“ gewährleistet werden.
Zweitens: Maßgeschneiderte Anpassung an die Erzeigenschaften statt Auswahl aus dem Lagerbestand. Konglomerat-Erze weisen große individuelle Unterschiede auf: Bei stark schlammhaltigen Erzen müssen die Konzentrations- und Entschlammungsprozesse intensiviert werden; bei Durchflussbauteilen, die abrasiven silikatischen Konglomeraten ausgesetzt sind, muss die Verschleißfestigkeit der Materialien erhöht werden; in sauren Auslaugungsumgebungen sind korrosionsbeständige Auslegungsmaßnahmen zu berücksichtigen.
Drittens: Die umwelttechnischen Maßnahmen müssen gleichzeitig mit der Anlage konzipiert werden. Die Entsorgung von Abwasser aus dem Cyanidverfahren, die Cyanidabscheidung sowie die Trockenentleerung der Tailings müssen bereits in der Planungsphase einbezogen werden; es darf nicht erst nach Fertigstellung der Anlage mit dem Nachrüsten von Umweltschutzmaßnahmen begonnen werden.
VI. Unter welchen Umständen ist eine direkte Cyanidierung des gesamten Schlamms nicht möglich: Umstellung auf ein kombiniertes Verfahren
Wenn Probenversuche die folgenden Umstände zeigen, ist die direkte Cyanidierung des gesamten Schlamms unwirtschaftlich, und es sollte auf ein kombiniertes Verfahren umgestellt werden:
Hoher Goldumhüllungsgrad, geringe direkte Auslaugungsrate:
Zunächst werden die goldhaltigen Sulfide durch Flotation zu einem Konzentrat angereichert; durch eine Vorbehandlung des Konzentrats (spezielle Chemikalien/Röstung/Druckoxidation/biologische Oxidation) wird die Einlagerung des Goldes aufgelöst, bevor die Cyanidbehandlung erfolgt. Der Vorteil der Flotation besteht darin, dass große Mengen an Roherz, die einer Vorbehandlung bedürfen, auf eine geringe Menge an Konzentrat reduziert werden.
Deutliche Störanteile durch Arsen und Kohlenstoff:
Durch die Flotation werden kohlenstoffhaltige Bestandteile unterdrückt oder Arsen-Gold-Konzentrat separat aufbereitet; erst nach der Vorbehandlung zur Beseitigung von Goldentzug und Passivierungseffekten erfolgt die Auslaugung.
Koexistenz von grobkörnigem freiem Gold und feinkörnigem eingebettetem Gold:
Im Mahlkreislauf wird ein Zentrifugalseparator eingesetzt, um grobkörniges Gold vorzeitig zurückzugewinnen; durch Flotation werden Sulfide angereichert; das Konzentrat wird nach der Vorbehandlung zyanidiert – eine Kombination aus „Schwerkraftabscheidung + Flotation + Zyanidierung“. Grobkörniges Gold wird „früh und in großem Umfang gewonnen“, um Verluste durch Übermahlung zu vermeiden.
Die Wahl der Knotenpunkte im kombinierten Verfahren (an welcher Stelle im Mahlkreislauf die Schwemmung erfolgt, ob die Flotationsrückstände erneut gemahlen und ausgelaugt werden) bestimmt die Gesamtausbeute. Die Wirtschaftlichkeit muss durch Versuche nachgewiesen werden und darf nicht willkürlich festgelegt werden.
VII. Investitionsrichtwerte und Projektdauer
Investitionskostenvoranschlag: Am Beispiel einer kompletten CIP/CIL-Anlage (in 10.000 US-Dollar, ohne Bauarbeiten, Montage, Logistik und Hilfsmaterialien): Bei einer Tagesdurchsatzleistung von 100 Tonnen ca. 350.000–500.000, bei 200 Tonnen ca. 450.000–750.000,bei 300 Tonnen etwa 600.000–900.000, bei 500 Tonnen etwa 900.000–1.350.000 und bei 1.000 Tonnen etwa 1.500.000–1.900.000. Die Untergrenze des Bereichs entspricht einer Standardkonfiguration, gewöhnlichem Oxid-Erz und normalen Betriebsbedingungen; die Obergrenze entspricht einer maßgeschneiderten Sonderanfertigung, komplexem Erz und einem umfassenderen Konzept.
Projektdauer: In der Regel 8–15 Monate – Prozessauslegung und technische Konzeption 7–15 Tage → Konstruktionsplanung 20–30 Tage → Anlagenbau 60–120 Tage → Logistik 30–60 Tage → Montage und Inbetriebnahme 60–150 Tage.Bei Brekzienerzlagerstätten kann sich die Dauer der Vorversuche verlängern, wenn die Eigenschaften des Erzes stark schwanken oder Störelemente enthalten sind. Die frühzeitige Bereitstellung repräsentativer Erzproben zur Einleitung der Prozessvalidierung ist der erste Schritt zur Verkürzung der Gesamtlaufzeit.
VIII. Ist eine Vollschlamm-Cyanidierung möglich? Die Versuchsdaten geben den Ausschlag
Konglomerat-Goldlagerstätten verfügen über die natürlichen Voraussetzungen für die Cyanidbehandlung des gesamten Erzes – das Gold liegt überwiegend in freier Form vor und der Sulfidgehalt ist nicht hoch. Doch „Voraussetzungen erfüllen“ bedeutet nicht gleich „direkt umsetzbar“; Störfaktoren wie Arsen, Kohlenstoff und Antimon sowie der Grad der Goldeinlagerung müssen durch Erprobungen mit Erzproben einzeln überprüft werden.