Adsorptionsverfahren für zyanidhaltige Kohlenstoffschlämme aus Gesteinsgoldvorkommen – Hocheffiziente Goldgewinnung – Förderung professioneller Aufbereitungstechnologien
Cyanid-Kohle-Adsorptionsverfahren für Gesteinsgold – Hocheffiziente Goldgewinnung – Förderung professioneller Aufbereitungstechnologien
Bei der Goldgewinnung aus Gesteinserz lässt sich eine zentrale Entscheidung nicht umgehen: Soll die Anreicherung durch Flotation oder durch CIP/CIL erfolgen? Die Flotation eignet sich für goldhaltige Sulfiderze mit feinkörniger Vererzung, bei der das Gold im Konzentrat angereichert und anschließend weiterverarbeitet wird;die CIP/CIL-Methode (Cyanid-Aktivkohle-Adsorption) hingegen verfolgt einen anderen Ansatz: Das Roherz wird fein gemahlen und direkt ausgelaugt, wobei das gelöste Gold mit Aktivkohle gebunden wird. Der Prozess ist kurz, erfordert wenig Ausrüstung und bietet einen direkten Rückgewinnungsweg.
Dieses Verfahren findet im Bereich der Gesteinsgoldlagerstätten breite Anwendung, doch „einsetzbar“ und „gut einsetzbar“ sind zwei verschiedene Dinge. Geringe Auslaugungsraten, niedrige Adsorptionseffizienz der Aktivkohle, Anstau von goldhaltiger Aktivkohle und anhaltend hoher Chemikalienverbrauch sind häufige Probleme vor Ort.In diesem Artikel werden die Anwendungsbedingungen, die Prozessparameter, die Anlagenkonfiguration und die Konzepte zur Goldgewinnung bei der CIP/CIL-Adsorption mit Cyanid-Kohle-Paste aus dem gesamten Erzaufschluss umfassend erläutert.
I. Zunächst muss geprüft werden: Ist Ihre Gesteinsgoldmine für die Cyanid-Kohle-Adsorption mit Rohschlamm geeignet?
Voraussetzung für die Cyanid-Kohle-Paste-Adsorption mit Rohschlamm ist, dass das Gold mit Cyanid „in Kontakt“ kommt und ausgelöst wird. Daher konzentriert sich die Eignungsprüfung auf drei Punkte:
Erstens: die Vorkommensform des Goldes.
Liegt das Gold überwiegend in freier oder halbfreier Form vor und kann es nach dem Mahlen vollständig freigesetzt und freigelegt werden, ist es ideal für die Cyanid-Kohle-Adsorption am gesamten Schlamm geeignet.Liegt das Gold hingegen in Form feiner Körner eingebettet in Pyrit- oder Arsenopyrit-Gittern (Kalin-Typ), lässt es sich auch bei feinster Zerkleinerung nicht freisetzen, und die direkte Auslaugungsrate wäre sehr gering. In diesem Fall sollten die goldhaltigen Sulfide zunächst durch Flotation angereichert und durch eine Vorbehandlung freigelegt werden, bevor die Cyanidierung erfolgt.
Zweitens: Der Gehalt an Störelementen.
Arsen verbraucht Cyanid und passiviert die Oberfläche der Goldpartikel; kohlenstoffhaltige Substanzen „entziehen“ dem System Gold, indem sie bereits gelöste Gold-Cyanid-Komplexe wieder adsorbieren; Antimon beeinträchtigt ebenfalls die Auslaugung; ein hoher Gehalt an cyanidverbrauchsfördernden Substanzen wie Kupfer- und Eisensulfiden treibt die Kosten für die Chemikalien in die Höhe.Sind diese Gehalte zu hoch, ist eine direkte Cyanidbehandlung des gesamten Erzes unwirtschaftlich; eine Vorbehandlung oder die Umstellung auf die Flotation ist erforderlich.
Drittens: Wirtschaftlichkeit der Zerkleinerung.
Bei der Cyanidauslaugung des gesamten Erzes muss das gesamte Roherz auf die für die Dissoziation erforderliche Feinheit gemahlen werden, wobei der Energieverbrauch für das Mahlen einer der größten Kostenfaktoren des gesamten Prozesses darstellt. Wenn die Goldverteilung zu fein ist und eine ultrafeine Mahlung zur Dissoziation erforderlich ist, können die Mahlkosten den Gewinn auffressen; in diesem Fall ist es wirtschaftlicher, „eine geringe Menge an Konzentrat durch Flotation anzureichern und anschließend fein zu mahlen“.
Es gibt nur eine Möglichkeit, zu einer Schlussfolgerung zu gelangen: Entnahme repräsentativer Erzproben zur Durchführung von Cyanid-Laugungstests am Roherz (einschließlich CIL/CIP-Vergleichstests), wobei die Laugungsraten als Entscheidungsgrundlage dienen. Der direkte Einsatz einer Cyanid-Laugungsanlage für das Roherz ohne Versuchsdaten stellt das größte Risiko bei Investitionen in Gesteinsgoldminen dar.
II. Wie wählt man zwischen CIP und CIL: Der Unterschied zwischen den beiden Kohle-Schlamm-Adsorptionsverfahren
Nachdem bestätigt wurde, dass eine Cyanidauslaugung des gesamten Erzes möglich ist, muss noch zwischen CIP und CIL gewählt werden. Bei beiden Verfahren handelt es sich um „Cyanidauslaugung + Aktivkohleadsorption“, der Unterschied liegt in der Abfolge:
CIL (Kohleschlamm-Verfahren)
Auslaugung und Adsorption erfolgen gleichzeitig – während der Auslaugung findet die Adsorption statt. 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 wenige Tanks und ist relativ kostengünstig; er eignet sich für kleine bis große Aufbereitungsanlagen und ist derzeit die am weitesten verbreitete Konfiguration.
CIP (Kohlesuspensionsverfahren)
Zuerst wird die Auslaugung abgeschlossen, anschließend gelangt die Erzsuspension in den Adsorptionsbehälter, wo Aktivkohle hinzugefügt wird. Die Auslaugungszeit ist länger, und die getrennte Steuerung von Auslaugung und Adsorption ist präziser. Dieses Verfahren eignet sich für Erze mit schneller Auslaugungsgeschwindigkeit, die eine stufenweise Steuerung erfordern, und wird häufig in großen Aufbereitungsanlagen eingesetzt.
Entscheidungskriterien: Die Entscheidung richtet sich nach den kinetischen Daten aus den Auslaugungstests – bei Erzen mit hoher Auslaugungsgeschwindigkeit ist das CIL-Verfahren (Auslaugung und Adsorption in einem Schritt) effizienter und ressourcenschonender; bei Erzen, die eine längere Auslaugungszeit oder eine fein abgestufte Steuerung erfordern, ist das CIP-Verfahren besser geeignet. Die endgültige Entscheidung erfolgt unter Berücksichtigung des Verarbeitungsumfangs und des Investitionsbudgets.
III. Prozessparameter: Sieben entscheidende Faktoren für den Auslaugungsgrad
1. pH-Regelung.
Die Auslaugung erfolgt unter alkalischen Bedingungen, wobei der pH-Wert üblicherweise auf 10–11 geregelt wird und mit Kalk oder Natriumhydroxid eingestellt wird. Bei einem zu niedrigen pH-Wert kann Cyanid leicht verflüchtigen und verloren gehen, bei einem zu hohen Wert werden die Auslaugungsgeschwindigkeit und der Kalkverbrauch beeinträchtigt. Die Kalkzugabe muss kontinuierlich und gleichmäßig erfolgen.
2. Mahlfeinheit.
Sie bestimmt den Goldausbeutegrad und ist die wichtigste Variable für die Cyanid-Rückgewinnungsrate des gesamten Schlamms. Bei unzureichender Feinheit wird das eingebettete Gold nicht freigesetzt; eine Übermahlung erhöht den Energieverbrauch und die Schlammbildung und beeinträchtigt die Eindickung sowie die Adsorption. Die Feinheit wird gemeinsam durch Mahl- 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 hinsichtlich der Umweltvorschriften zur Cyanidabscheidung steigt. Die Konzentration muss dynamisch an die Cyanidverbrauchsmerkmale des Erzes angepasst und durch ein entsprechendes Dosiersystem präzise gesteuert werden.
4. Auslaugungszeit und Anzahl der Auslaugungsstufen.
Eine Reihenschaltung mehrerer Tanks gewährleistet die erforderliche Auslaugungszeit; die Anzahl der Stufen richtet sich nach der Auslaugungskinetik. Bei zu kurzer Zeit wird das Gold nicht vollständig aufgelöst, bei zu vielen Stufen entstehen unnötige Investitionskosten. Bei CIL werden üblicherweise 4–6 Stufen in Reihe geschaltet; die genaue Anzahl wird durch Versuche ermittelt.
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“ ihre Adsorptionsfähigkeit verliert. Die Kapazität der Aktivkohleentnahmevorrichtung und die Verarbeitungsleistung der Desorptionselektrolyse müssen auf die Tagesproduktion der mit Gold beladenen Aktivkohle abgestimmt sein – dies ist der häufigste Punkt für Ungleichgewichte bei der Anlagenkonfiguration vor Ort.
6. Gelöster Sauerstoff.
Die Cyanidlaugung erfordert die Beteiligung von Sauerstoff; die Laugungsbecken müssen belüftet werden. Eine unzureichende Belüftung verlangsamt die Laugung, eine übermäßige Belüftung führt zu hohem Energieverbrauch.
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. Bei Erz mit hohem Schlammgehalt ist ein System zur Zugabe von Flockungsmitteln erforderlich.
IV. Komplette Anlagenkonfiguration: Vom Roherz bis zum reinen Gold
Cyanid-Kohle-Adsorptionsanlage für Gesteinsgold aus Vollschlamm – die vollständige Anlagenkette sieht wie folgt aus:
Zerkleinerungs- und Mahlabschnitt:
Vibrationsaufgeber → Backenbrecher (Grobzerkleinerung) → Kegelbrecher (Mittel- und Feinzerkleinerung) → Kreisschwingsieb → Kugelmühle (erstes Stadium: Gittertyp + zweites Stadium: Überlauftyp, oder je nach Anlagengröße als einstufige Konfiguration)→ Schneckenklassierer/Hydrosyklon im geschlossenen Kreislauf. Nach dem Prinzip „Mehr zerkleinern, weniger mahlen“ übernimmt die Zerkleinerungsstufe einen größeren Arbeitsanteil, während die Mahlstufe weniger Strom verbraucht.
Anreicherungs- und Entwässerungsabschnitt:
Ein hocheffizienter Eindicker reguliert die Konzentration der Aufschlämmung; bei hohem Schlammgehalt kommt ein Flockungsmittelsystem zum Einsatz.
Auslaugungs- und Adsorptionsstufe:
Laugungsbecken (mit Rührwerk und Belüftung, mehrere Becken in Reihe geschaltet, Zugabe von Natriumcyanid und Kalk zur pH-Einstellung) → Hocheffizientes CIL-Becken mit zwei Laufrädern (CIL: gleichzeitiges Laugen und Absaugen) oder Adsorptionsbecken(CIP) → Kohlesieb (Trennung der goldbeladenen Kohle vom Erzschlamm; die Siebmaschenweite ist auf die Kohlepartikelgröße abgestimmt – zu große Maschen lassen Kohle entweichen, zu kleine verstopfen den Schlamm) → Kohlehebevorrichtung (Luftheber zum Abziehen der goldbeladenen Kohle) → Aktivkohle-Zufuhrsystem.
Desorptions- und Elektrolyseabschnitt:
Säurewäsche (Entfernung von Verunreinigungen wie Kalziumkarbonat und Eisen, Verhinderung von Ablagerungen) → Desorptions-Elektrolyseanlage (Normaltemperatur und -druck eignen sich für die konventionelle Aufbereitung; eine Desorption bei hoher Temperatur und hohem Druck ist gründlicher und eignet sich für große Erzvorkommen oder schwer zu desorbierende Erze) → Elektrolysezelle → Schmelzofen zur Gewinnung von legiertem Gold.
Abschnitt zur Aufbereitung der Rückstände:
Tailings-Verdickungsanlage → Platten- und Rahmenfilter (Trockenaustragung der Tailings) → Cyanidabbau- und Abwasseraufbereitungssystem (Erfüllung der Umweltschutzauflagen).
Hilfsausrüstung:
Schlammpumpen, Kohlenstoffförderpumpen, Förderbänder, Rührbehälter, Systeme zur Chemikalienaufbereitung und -zugabe, elektrische Ausrüstung mit Sanftanlauf und Spannungsstabilisierung (bei Projekten im Ausland können Dieselgeneratoren bereitgestellt werden).
Drei entscheidende Kriterien für die Anlagenkonfiguration:
Erstens: Eine einheitliche Anlagenkonfiguration ist einer zusammengewürfelten Lösung vorzuziehen. Die Anzahl der Laugungsbecken, die Abmessungen der Kohle-Laugungsbecken, die Maschenweite des Kohlesiebs, die Kapazität des Kohleabzugs und die Durchsatzleistung der Desorptions- und Elektrolyseanlage – diese fünf Parameter bilden ein System von Gleichungen.Werden Anlagen von verschiedenen Herstellern zusammengestellt, stimmen Schnittstellen und Parameter nicht überein, was im Betrieb zu Kohleaustritt, Verstopfungen in den Tanks und einem Stau 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. Bei hochsiliziumhaltigem, abrasivem Erz werden die Durchflussbauteile auf hochchromhaltige Legierungen oder verschleißfesten Gummi aufgerüstet; in sauren Auslaugungsumgebungen sind korrosionsbeständiger Edelstahl oder Innenauskleidungen zu berücksichtigen; für den Einsatz unter extrem kalten, hochgelegenen oder durch instabile Stromversorgung gekennzeichneten Bedingungen sind Sonderanpassungen erforderlich.
Drittens: Die umwelttechnischen Maßnahmen müssen gleichzeitig mit der Anlage konzipiert werden. Die Aufbereitung des Abwassers aus dem Cyanidverfahren, das Cyanidabbausystem und die Trockenentleerung der Abraumhalden müssen bereits in der Planungsphase einbezogen werden – Umweltschutzmaßnahmen dürfen nicht erst nach Fertigstellung der Anlage nachgerüstet werden.
V. Konzepte zur effizienten Goldgewinnung: Unter welchen Umständen ist ein kombiniertes Verfahren sinnvoll?
Wenn Probenversuche zeigen, dass eine direkte Cyanidauslaugung des gesamten Erzes unwirtschaftlich ist, sollte auf ein kombiniertes Verfahren umgestellt werden:
Hoher Goldgehalt und niedrige 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 Goldbindung aufgebrochen, bevor die Cyanidierung erfolgt. Der Vorteil der Flotation besteht darin, dass große Mengen an Roherz, die einer Vorbehandlung bedürfen, auf eine geringe Menge an Konzentrat reduziert werden, wodurch Investitions- und Chemikalienkosten gesenkt werden.
Deutliche Störwirkungen durch Arsen- und Kohlenstoffgehalte:
Unterdrückung der kohlenstoffhaltigen Bestandteile bei der Flotation oder separate Flotation des Arsen-Gold-Konzentrats; Laugung erst nach der Vorbehandlung zur Beseitigung von Goldentzug und Passivierungseffekten.
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, und das Konzentrat wird nach der Vorbehandlung zyanidiert. Durch die Kombination von „Schwerkraftabscheidung + Flotation + Zyanidierung“ wird grobkörniges Gold „früh und in großem Umfang“ gewonnen, wodurch Verluste durch Übermahlung vermieden werden.
Die Wahl der Knotenpunkte im kombinierten Verfahren (Position der Schwergutabscheidung im Mahlkreislauf, erneutes Mahlen und Auslaugen der Flotationsrückstände) bestimmt die Gesamtausbeute; die Wirtschaftlichkeit muss durch Versuche nachgewiesen werden.
VI. Investitionsrichtwerte und Projektdauer
Investitionskostenvoranschlag: Am Beispiel einer kompletten CIP/CIL-Anlage (in 10.000 US-Dollar, ohne Bauarbeiten, Montage, Logistik und Hilfsmaterialien): Bei einer Tageskapazität von 100 Tonnen ca. 350.000–500.000, bei 200 Tonnen ca. 450.000–750.000,bei 300 Tonnen ca. 600.000–900.000, bei 500 Tonnen ca. 900.000–1.350.000, bei 1.000 Tonnen ca. 1.500.000–1.900.000 und bei 1.500 Tonnen ca. 2.050.000–2.700.000.Die Untergrenze des Bereichs entspricht einer Standardkonfiguration, gewöhnlichem Oxid-Erz und normalen Betriebsbedingungen; die Obergrenze entspricht maßgeschneiderten Sonderanfertigungen, komplexem Erz und umfassenderen Konfigurationen. Ein konkretes Angebot muss unter Berücksichtigung der Erzart, des Verfahrensablaufs und der Bedingungen vor Ort erstellt werden.
Projektdauer: In der Regel 8–15 Monate – Prozessplanung 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 Auslandsprojekten sind zusätzlich etwa 30 Tage Pufferzeit für die Zollabfertigung einzuplanen. Durch eine sinnvolle Verschachtelung der einzelnen Phasen lässt sich die Gesamtlaufzeit verkürzen; die frühzeitige Bereitstellung repräsentativer Erzproben zur Einleitung der Prozessvalidierung ist der erste Schritt zur Verkürzung der Gesamtlaufzeit.
VII. Adsorption von zyanidhaltigem Kohlenstoffschlamm aus Rohmineral: Es handelt sich um ein System, nicht um eine Einzelanlage
Der Cyanid-Kohle-Adsorptionsprozess für Roherz scheint auf den ersten Blick einfach zu sein – Zerkleinerung, Auslaugung, Zugabe von Kohle, Kohlesiebung, Desorption durch Elektrolyse, Schmelzen.Doch eine Aufbereitungsanlage, die tatsächlich die Zielwerte erreicht, ist auf die systemische Abstimmung von Auslaugungszeit, Kohlenstoffkonzentration, Kohlesieb, Kohlenstoffabscheider und Desorptions-Elektrolysekapazität sowie auf das Zusammenspiel der drei Faktoren „Erz – Verfahren – Ausrüstung“ angewiesen.
Die richtige Vorgehensweise ist: Entnahme repräsentativer Erzproben → Analyse der Erzmerkmale und Durchführung von Cyanidlaugungstests mit Rohschlamm (CIL/CIP-Vergleich)→ Bei bestätigter Machbarkeit Festlegung der Parameter und Zusammenstellung der Ausrüstung; bei Nichtdurchführbarkeit Umstellung auf den kombinierten Weg aus Flotation + Vorbehandlung + Cyanidauslaugung → Einsatz von Ingenieuren vor Ort zur Optimierung der Goldausbeute. Das Überspringen der Versuche und der direkte Kauf von Anlagen stellt das größte Risiko bei Investitionen in Gesteinsgoldminen dar.
Wenn Sie eine CIL-Anlage (Cyanid-In-Pulp-Verfahren) für eine Gesteinsgoldmine planen oder wenn Ihr bestehendes CIP/CIL-System Probleme wie geringe Auslaugungsraten, Kohlenstoffleckagen und Verstopfungen, einen Rückstau an goldhaltigem Aktivkohle oder unzureichende Desorptionskapazität aufweist, wenden Sie sich gerne an GoldProcessingPlant, um Probenuntersuchungen und eine Prozessdiagnose durchführen zu lassen.