Wie lässt sich ein Aufbereitungsprozess für sulfidische Goldlagerstätten, bei dem die Flotation im Vordergrund steht, gestalten? Eine umfassende Analyse des Prozessablaufs, des Reagenzienschemas und der Anlagenkonfiguration

Sulfidische Golderze sind die häufigste Art von Gesteinsgolderzen. Das Gold kommt in Sulfidmineralien wie Pyrit, Arsenopyrit und Chalkosin vor und ist eng mit den Sulfiden verbunden – die Logik der Aufbereitung dieser Erze ist daher klar: Das Gold folgt den Sulfiden; werden die Sulfide aufgeschwimmt, wird das Gold angereichert.Daher ist die Flotation der Hauptansatz; es ist nicht ohne Grund, dass in China etwa 80 % der Gesteinsgoldlagerstätten die Flotation zur Goldgewinnung nutzen.

„Vorwiegend Flotation“ bedeutet jedoch nicht, dass „ein einziger Flotationsapparat ausreicht“. Die Prozesskonfiguration für die Flotation von sulfidischen Goldlagerstätten umfasst vier aufeinander abgestimmte Ebenen: Mahlfeinheit, Reagenzienregime, Anzahl der Flotationsstufen und Weiterverwendung des Konzentrats. In diesem Artikel wird ausführlich erläutert, wie dieses Verfahren richtig konfiguriert wird.

I. Zunächst muss geklärt werden: Ist Ihr sulfidisches Golderz für eine vorwiegend auf Flotation basierende Aufbereitung geeignet?

Voraussetzung für ein vorwiegend auf Flotation basierendes Verfahren ist, dass eine eindeutige Symbiose zwischen Gold und Sulfiden vorliegt und die Sulfide selbst flotierbar sind. Die Beurteilung erfolgt anhand von drei Punkten:

Erstens: die Art der goldhaltigen Mineralien.

Pyrite, Arsenopyrit und Chalkopyrit, die Gold enthalten, sind typische Kandidaten für die Flotation.Das Gold schwimmt zusammen mit den Trägermineralien auf, und das Konzentrat wird zur Verhüttung oder zur Cyanidbehandlung weitergeleitet. Liegt das Gold überwiegend in freier Form vor, ist das Ganggestein einfach und enthält keine Störelemente, ist eine direkte Cyanidbehandlung des gesamten Erzes der einfachere Weg – in diesem Fall ist die Flotation keine zwingende Option.

Zweitens: die Korngröße der Goldvererzung.

Bei feinkörnigen Goldvorkommen und Erzen, in denen das Gold eng mit Sulfiden verbunden ist, kann die Flotation das Gold im Sulfidkonzentrat anreichern und so verhindern, dass bei der Cyanidbehandlung des gesamten Erzes große Mengen an Gangart die Auslaugungsbecken belegen und Reagenzien verbrauchen. Bei zu grob verteilten freien Goldpartikeln sollte hingegen eine vorzeitige Rückgewinnung durch Nachsortierung im Mahlkreislauf in Betracht gezogen werden.

Drittens: die Situation bei Störelementen.

Bei arsenhaltigem Erz muss die Bildung von Arsenoxid unterdrückt oder das Arsen-Gold-Konzentrat separat flotiert werden; bei kohlenstoffhaltigem Erz muss der „Goldentzugseffekt“ durch kohlenstoffhaltige Bestandteile unterdrückt werden; bei polymetallischen Erzen muss abgewogen werden, ob eine vorrangige Flotation oder eine Mischflotation vorzuziehen ist. Diese Faktoren bestimmen unmittelbar das Reagenzienschema und die Prozessstruktur.

Es gibt nur eine Entscheidungsgrundlage: Entnahme repräsentativer Erzproben zur Durchführung von Flotationsversuchen im offenen bzw. geschlossenen Kreislauf, wobei die Daten zu Ausbeute und Konzentratgehalt ausschlaggebend sind. Das direkte Kopieren der Chemikalienliste eines benachbarten Bergwerks ohne eigene Versuche ist eine häufige Ursache für schlechte Flotationsergebnisse.

II. Mahlfeinheit: Die erste Variable der Flotation

Die Mahlfeinheit bestimmt den Grad der Einzelaufbereitung der goldhaltigen Mineralien und ist die wichtigste Variable für die Ausbeute bei der Flotation.

Unzureichende Feinheit

: Goldhaltige Sulfide und Gangart sind nicht voneinander getrennt, die Flotierbarkeit der zusammengewachsenen Partikel ist schlecht, und das Gold geht in den Abraum verloren;

Zu feine Mahlung

Die Sulfide werden übermäßig zermahlen und verfeinert, was zu einer verminderten Selektivität bei der Flotation, einem erhöhten Reagenzienverbrauch und einem nicht mehr kontrollierbaren Gehalt im Konzentrat führt.

Die Mahlfeinheit von goldhaltigen Sulfid-Erzen muss durch gemeinsame Mahl- und Flotationsversuche ermittelt werden; als Gleichgewichtspunkt gilt in der Regel eine vollständige Dissoziation der goldhaltigen Sulfide, ohne dass dabei große Mengen an sekundärem Schlamm entstehen.Bei grobkörnigem Erz kann ein stufenweises Mahl- und Aufbereitungsverfahren angewendet werden: Nach dem Grobmahlen erfolgt zunächst eine Flotation zur Ausscheidung der Tailings, anschließend wird das Grobkonzentrat weiter gemahlen und erneut aufbereitet, um eine Übermahlung zu vermeiden.

Für die Zerkleinerung und Klassierung wird ein geschlossener Kreislauf aus Kugelmühle und Spiralklassierer oder Hydraulikzyklon verwendet; das qualifizierte Feinpulver wird der Flotation zugeführt, der Grobsand zur erneuten Zerkleinerung zurückgeführt. Nach dem Prinzip „viel zerkleinern, wenig mahlen“ übernimmt die Brechstufe einen Großteil der Arbeit, während die Mahlstufe weniger Strom verbraucht.

III. Reagenzienregime: Die zentrale Variable für den Flotationserfolg

Das Reagenzienkonzept bestimmt die Selektivität der Flotation und ist von entscheidender Bedeutung für die Auslegung des Flotationsprozesses bei sulfidischen Golderzen. Es werden vier Kategorien von Reagenzien unterschieden:

1. pH-Regulatoren.

Häufig werden Kalk oder Natriumcarbonat verwendet, um den pH-Wert der Aufschlämmung anzupassen und so die Oberflächenladung der Mineralien sowie die Wirkung der Reagenzien zu beeinflussen. Kalk hemmt zudem Pyrit und stabilisiert den Schaum; die Dosierung muss durch Versuche ermittelt werden – eine Überdosierung hemmt die goldhaltigen Sulfide selbst.

2. Aktivatoren/Inhibitoren.

Aktivatoren (z. B. Kupfersulfat) dienen zur Aktivierung unterdrückter Sulfide; Inhibitoren werden zur Unterdrückung von Gangmineralien, Arsenopyrit oder kohlenstoffhaltigen Bestandteilen eingesetzt.Bei arsenhaltigen Erzen muss Arsenit unterdrückt oder das Arsen-Gold-Konzentrat separat aufgeschwimmt werden; bei kohlenstoffhaltigen Erzen muss der Goldentzugseffekt durch kohlenstoffhaltige Bestandteile unterdrückt werden. Die Auswahl und Dosierung der Inhibitoren bestimmen direkt den Gehalt des Konzentrats.

3. Sammler.

Für in Sulfidmineralien enthaltenes Gold werden vorzugsweise Xanthate (Ethyl-, Butyl- und Isobutylxanthate) oder Schwefel-Stickstoff-Verbindungen verwendet, da diese eine starke Sammelkraft gegenüber Sulfidmineralien aufweisen.Wenn es mit einem einzigen Sammler schwierig ist, sowohl die Ausbeute als auch die Selektivität zu gewährleisten, wird eine Kombination aus Haupt- und Hilfsammler eingesetzt: Xanthate sichern die Ausbeute, während eine geringe Menge an Estern oder neutralen Ölen die Sammelkraft für feinkörniges Gold und zusammengewachsene Partikel verbessert. Das Mischungsverhältnis muss durch Flotationsversuche ermittelt werden.

4. Schaumbildner.

Pineöl, MIBC und ähnliche Mittel beeinflussen die Schaumstruktur und -stabilität. Ist der Schaum zu spröde, fällt das Konzentrat leicht ab; ist er zu klebrig, wird Gangart mitgeführt, was zu einem Rückgang des Gehalts führt.

Ebenso entscheidend sind die Zugabestellen und die Reihenfolge der Zugabe: pH-Regulatoren werden zuerst zugegeben; erst nach vollständiger Einwirkung werden Sammler und Schaumbildner hinzugefügt; die Dosierung der Reagenzien für die Grob-, Zwischen- und Feinsortierung muss abgestuft erfolgen – in der Zwischensortierung wird der Sammler nachdosiert, um die Rückgewinnungsrate zu sichern, während in der Feinsortierung nur wenig oder gar kein Reagenz zugegeben wird, um den Gehalt zu sichern.Das Dosierungsschema muss durch Off-Circuit-/Closed-Circuit-Flotationsversuche optimiert werden und darf nicht pauschal angewendet werden.

IV. Prozessstruktur: Wie lassen sich Grob-, Zwischen- und Feinauswahl aufeinander abstimmen?

Die Prozessstruktur bei der Flotation von Goldsulfid-Erzen reicht üblicherweise von einer Grobauswahl, zwei Feinauswahlen und zwei Reinigungsstufen bis hin zu einer Grobauswahl, drei Feinauswahlen und drei Reinigungsstufen; die konkrete Anzahl der Stufen richtet sich nach der Flotierbarkeit des Erzes und den Anforderungen an den Gehalt:

Grobauswahl: Sicherstellung der Ausbeute, möglichst vollständige Aufschwimmung der goldhaltigen Sulfide;
Zwischenauswahl: Rückgewinnung von in der Grobauswahl anfallenden Verbundmineralen und feinkörnigem Gold; die Anzahl der Zwischenauswahlschritte bestimmt den Gehalt des Rückstands;
Feinauswahl: Erhöht den Gehalt des Konzentrats; zu viele Feinauswahlstufen führen zu Einbußen bei der Ausbeute, zu wenige verhindern eine ausreichende Gehaltssteigerung;
Rückführung des Zwischenprodukts: Die Rückführung des Zwischenprodukts (Feinsortier-Rückstand, Feinsortier-Konzentrat) muss sinnvoll erfolgen, um zu vermeiden, dass sich in der Aufbereitung schlecht flotierbare Verbundmineralien ansammeln und den Prozess destabilisieren.

Bei polymetallischen Erzen muss zudem entschieden werden, ob eine prioritäre Flotation (z. B. zuerst Kupfer, dann Schwefel) oder eine Mischflotation (gemeinsame Flotation von Kupfer und Schwefel mit anschließender Trennung des Konzentrats) durchgeführt wird. Dies hängt vom Gehalt der einzelnen Mineralien, den Unterschieden in der Flotierbarkeit und den Anforderungen der Verhüttung ab und muss durch Vergleichstests ermittelt werden.

Anpassung der Parameter der Flotationsanlagen: Die Belüftungsmenge der Flotationsmaschine, die Drehzahl des Laufrads und die Zelltiefe beeinflussen die Suspension der Aufschlämmung und den Zustand des Schaums.Bei der Anlagenauswahl eignen sich selbstansaugende SF-Typen für die Vor- und Zwischenaufbereitung (ohne zusätzliche Ansaugvorrichtungen), belüftete XCF/KYF-Typen für große Gleichstromzellen, während BF- und JJF-Typen je nach Durchsatz und Belüftungsbedarf ausgewählt werden. Sie lassen sich zu Anlagen für Vor-, Zwischen- und Feinaufbereitung kombinieren.

V. Verbleib des Flotationskonzentrats: Schmelzen oder Cyanidierung

Die Flotation ist lediglich ein Anreicherungsverfahren; die weitere Verwendung des Konzentrats bestimmt die Vollständigkeit der gesamten Anlage:

Option 1: Das Konzentrat wird zur Verhüttung weitergeleitet.

Das Goldkonzentrat wird direkt an eine Schmelzanlage verkauft. Dieser Prozess ist am kürzesten und kostengünstigsten und eignet sich für Projekte mit hohem Konzentratgehalt und guten Transportbedingungen. Zur Entwässerung sind ein Eindicker und eine Filterpresse erforderlich, damit der Konzentratfilterkuchen die Transportanforderungen erfüllt.

Option 2: Cyanidierung des Konzentrats.

Das Konzentrat wird nach dem Nachmahlen einer Cyanidlaugung (CIL/CIP) unterzogen, um Gold zurückzugewinnen.Geeignet für Projekte, bei denen das Konzentrat Arsen oder Kohlenstoff enthält und daher einer Vorbehandlung bedarf, oder bei denen man vor Ort Gold in handelsüblicher Qualität gewinnen möchte. Im Vergleich zur Cyanidauslaugung des gesamten Erzes ist die Durchsatzmenge bei der Konzentratcyanidierung deutlich geringer; die Auslaugungsbecken und Desorptions-Elektrolyseanlagen sind kleiner und kostengünstiger – dies ist ein gängiger kombinierter Prozess aus „Flotation + Cyanidierung“ bei sulfidischen Goldlagerstätten.

Verfahren 3: Cyanidauslaugung nach Vorbehandlung des Konzentrats.

Schwer zu verarbeitende, arsen- und kohlenstoffhaltige Konzentrate werden zunächst durch den Einsatz proprietärer Chemikalien, durch Rösten, Druckoxidation oder biologische Oxidation aufgeschlossen und anschließend zyanidiert. Hier kommt der Wert der Flotation am deutlichsten zum Tragen: Die große Menge an Roherz, die einer Vorbehandlung bedarf, wird auf eine geringe Menge an Konzentrat reduziert, wodurch die Investitionen in die Vorbehandlung und die Verarbeitungskosten erheblich sinken.

Wenn im Erz grobkörniges freies Gold und feinkörnige goldhaltige Sulfide nebeneinander vorkommen, kann im Mahlkreislauf zusätzlich ein Zentrifugalseparator eingesetzt werden, um das grobkörnige Gold vorzeitig zurückzugewinnen. So entsteht ein kombiniertes Verfahren aus „Schweremagnesit + Flotation (+ Cyanidierung)“, bei dem das grobkörnige Gold „früh und in größeren Mengen“ gewonnen wird, wodurch Verluste durch Übermahlung vermieden werden.

VI. Liste der Anlagenkomponenten

Komplette Produktionslinie mit Schwerpunkt auf der Flotation von sulfidischem Golderz (am Beispiel einer Tageskapazität von 200–500 Tonnen):

Zerkleinerungs- und Mahlabschnitt:

Vibrationsaufgeber → Backenbrecher (Grobzerkleinerung) → Kegelbrecher (Mittel- und Feinzerkleinerung) → Kreisschwingsieb → Kugelmühle (erste Stufe: Gittertyp + zweite Stufe: Überlauftyp) → Schneckenklassierer/Hydraulikzyklon im geschlossenen Kreislauf.

Aufbereitungs- und Dosierabschnitt:

Aufbereitung der Aufschlämmung im Rührbehälter → System zur Herstellung und Zugabe von Reagenzien (punktweise Zugabe von pH-Reglern, Aktivatoren, Inhibitoren, Sammelmitteln und Schaumbildnern).

Flotationsabschnitt:

Flotationsanlagen (Grob-, Zwischen- und Feinauswahl; Anzahl der Stufen wird anhand von Versuchen festgelegt) → Rückführpumpe für das Zwischenprodukt → Konzentratbehälter.

Konzentratentwässerungsabschnitt:

Eindicker → Platten- und Rahmenfilter (der Konzentratfilterkuchen wird verkauft oder der Cyanidverarbeitungsstufe zugeführt).

Abschnitt zur Aufbereitung der Abgänge:

Tailings-Verdicker → Filterpresse (Tailings-Trockenaustrag) → Rückwassersystem.

Drei entscheidende Faktoren bei der Anlagenkonfiguration:

Erstens: Prozess und Anlagen werden von ein und demselben Team gesteuert. Erst wenn die Anzahl der Flotationsstufen und das Reagenzienschema feststehen, können die Spezifikationen der Flotationsmaschinen und die Konfiguration der Anlagen festgelegt werden. Wenn die Prozessplanung und die Anlagenfertigung voneinander abgekoppelt sind, kommt es zu dem Problem, dass „die Parameter in den Zeichnungen nicht mit der tatsächlichen Leistung der Anlagen übereinstimmen“.

Zweitens: Maßgeschneiderte Anpassung an die Eigenschaften des Erzes. Bei hochsiliziumhaltigem, abrasivem Erz müssen die Auskleidungen von Brechern, Kugelmühlen und die Durchflusselemente der Flotationsmaschinen auf hochchromhaltige Legierungen oder verschleißfesten Gummi umgerüstet werden; bei arsen- und kohlenstoffhaltigem Erz muss im Prozess eine Schnittstelle für die Vorbehandlung vorgesehen werden; bei Projekten im Ausland sollten Dieselgeneratoren und Sanftanlaufvorrichtungen eingesetzt werden, um den Anlaufstromstoß zu reduzieren.

Drittens: Komplettlösungen sind besser als zusammengewürfelte Anlagen. Wenn Flotationsmaschinen, Rührbecken, Reagenzdosierungssysteme und Eindicker von verschiedenen Herstellern stammen, passen Schnittstellen und Parameter nicht zusammen, was die Stabilität der Flotation beeinträchtigt. Eine Komplettlösung gewährleistet die Systemkompatibilität, und im Falle von Problemen gibt es einen einzigen Verantwortlichen.

VII. Reihenfolge der Fehlerbehebung bei unbefriedigenden Flotationsergebnissen

Bei schlechten Flotationsergebnissen vor Ort ist die Fehlerbehebung in folgender Reihenfolge durchzuführen:

Überprüfung des Erzes: Hat sich die Beschaffenheit des Erzes verändert (Oxidationsgrad, Schlammbildung, Art der Sulfide)? Entnehmen Sie eine Erzprobe zur erneuten Untersuchung;
Überprüfung der Erzmahlung: Entspricht die Feinheit den Vorgaben? Ist die Klassierungseffizienz normal? Liegt eine Übermahlung oder Verlehmung vor?
Reagenzien prüfen: Stimmen Art und Dosierung der Sammler überein? Sind die Zugabestellen und die Reihenfolge sinnvoll? Ist der pH-Wert stabil?
Überprüfung des Prozessablaufs: Anzahl der Flotationsstufen, Rückführung des Zwischenprodukts, ist eine Entschlammung erforderlich?
Zuletzt die Anlagen überprüfen: Belüftungsmenge, Drehzahl, Zustand der Zellen.

Gezielte Umrüstungen sind wirtschaftlicher als der blinde Austausch von Anlagen – in vielen Fällen „schlechter Flotationsergebnisse“ liegen die Probleme in der Mahlfeinheit und dem Chemikalienprogramm, sodass ein Austausch der Flotationsmaschinen das Grundproblem nicht löst.

VIII. Investitionsrichtwerte und Projektdauer

Investitionsvoranschlag: Die Anlagenkonfiguration einer Flotationslinie unterscheidet sich von der einer CIP/CIL-Linie; die Preise müssen entsprechend dem jeweiligen Verfahrenskonzept separat berechnet werden. Die Preise für komplette CIP/CIL-Hauptanlagen dienen als Anhaltspunkt (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 und bei 500 Tonnen ca. 900.000–1.350.000.Die Investitionskosten für eine kombinierte „Flotation + Konzentratcyanidierung“-Anlage liegen zwischen denen einer reinen Flotationsanlage und einer Vollschlamm-Cyanidierungsanlage; maßgeblich ist das jeweilige Angebot.

Projektdauer: In der Regel 8–15 Monate – Prozessauslegung und technisches Konzept 7–15 Tage → Konstruktionsplanung 20–30 Tage → Anlagenbau 60–120 Tage → Logistik 30–60 Tage → Montage und Inbetriebnahme 60–150 Tage.Bei schwer aufzubereitenden arsen- und kohlenstoffhaltigen Erzen sind zusätzliche Test- und Vorbehandlungsschritte erforderlich, wodurch sich die Projektdauer entsprechend verlängert.

IX. Flotation als Hauptverfahren, ergänzt durch das Dreierpaket „Reagenzien + Prozess + Anlagen“

Bei sulfidischen Golderzen ist die Flotation der richtige Ansatz, doch der Flotationserfolg hängt vom Zusammenspiel dreier Faktoren ab: Die Mahlfeinheit gewährleistet die Dissoziation, das Reagenzprogramm gewährleistet die Selektivität und die Prozessstruktur gewährleistet Ausbeute und Gehalt. Wenn auch nur einer dieser drei Faktoren nicht stimmt, können selbst die besten Flotationsanlagen die Zielwerte nicht erreichen.

Die richtige Vorgehensweise ist: Entnahme repräsentativer Erzproben → Durchführung von Flotationsversuchen im offenen bzw. geschlossenen Kreislauf zur Optimierung des Reagenzprogramms und der Anzahl der Prozessstufen → Zusammenstellung einer kompletten Flotationsanlage gemäß den Versuchsparametern → Festlegung der Weiterverwendung des Konzentrats (Schmelzen oder Cyanidierung) → Vor-Ort-Inbetriebnahme und Parameteroptimierung durch Ingenieure.

Wenn Sie über sulfidische Goldlagerstätten verfügen, bei denen die Flotationsausbeute oder der Konzentratgehalt nicht den Erwartungen entsprechen, oder wenn Sie eine Produktionslinie planen, bei der die Flotation im Mittelpunkt steht, wenden Sie sich gerne an GoldProcessingPlant, um eine Erzvormusteranalyse und Flotationstests durchführen zu lassen und so sowohl beim Reagenzprogramm als auch bei der Prozessstruktur Ansatzpunkte für Verbesserungen zu finden.

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