Golderzverarbeitung verstehen CIL, CIP: Verwendung von Natriumcyanid

Streng genommen zählt die Cyanidlaugung nicht zur Mineralaufbereitung, sondern zur Hydrometallurgie. Die Goldgewinnung mittels Cyanidlaugung ist weltweit die gängigste Methode. Ihr Prinzip beruht auf der Komplexierung von Cyanidionen mit freiem Gold zu Goldcyanid, wodurch das Gold gelöst wird. Gold kommt in der Natur bekanntlich in elementarer Form vor; selbst wenn es in anderen Mineralien eingeschlossen ist, bleibt es nach der Freisetzung elementares Gold. Daher hängt die Effektivität (Ausbeute) der Cyanidlaugung bei der Goldgewinnung unter anderem von der Fähigkeit ab, das eingeschlossene Gold freizusetzen.

Das CIL-Laugungsverfahren (Carbon In Leach), auch bekannt als Kohlenstofflaugung zur Goldgewinnung, beinhaltet die Zugabe von Aktivkohle zum Zellstoff und gleichzeitige Laugung und Goldadsorption. Dadurch werden die beiden Schritte der Cyanidlaugung des Zellstoffs und der Aktivkohleadsorption des CIP-Verfahrens (Carbon In Pulp) zu einem einzigen Schritt zusammengefasst. Dies reduziert Verluste und senkt die Verwaltungskosten. Im Vergleich zum herkömmlichen CCD-Verfahren spart es 66 % der Investitionskosten und ist daher das bevorzugte Verfahren für die moderne Golderzaufbereitung. Im Carbon-Pulp-Verfahren beziehen sich „Kohlenstoff“ und „Pulp“ auf Aktivkohle bzw. den Mineralstoff und nicht auf eine Kohlenstoffsuspension, wie man üblicherweise denkt. Je nach Zeitpunkt der Aktivkohlezugabe wird der Prozess der Laugung mit anschließender Adsorption als Carbon-Pulp-Verfahren (CIP) bezeichnet, während die gleichzeitige Laugung und Adsorption als Carbon-Leaching-Verfahren (CIL) bezeichnet wird. Aufgrund der effektiveren Nutzung der Produktionsanlagen wird dieses Verfahren zunehmend in Cyanidanlagen eingesetzt. Zu den Hauptvorteilen gehört der Wegfall des Waschens des Zellstoffs und der Fest-Flüssig-Trennung. Durch die direkte Verwendung von Aktivkohlegranulat zur Adsorption von Gold aus dem Zellstoff entfallen Waschen, Fest-Flüssig-Trennung sowie Klärung, Entgasung und Zinkaustausch des Sickerwassers. Dies vereinfacht den industriellen Produktionsprozess erheblich, verbessert die Effizienz und reduziert die Investitionen in Ausrüstung und Infrastruktur erheblich.

Der Cyanidlaugungsprozess erfordert eine strenge Mahlfeinheit.

Bei typischen goldhaltigen Quarzaderoxiderzen ist es aufgrund der schlechten Flotierbarkeit der goldhaltigen Mineralien im Allgemeinen schwierig, mit Flotationsverfahren gute Mineralverarbeitungsergebnisse zu erzielen. Mit dem Carbon-Pulp-Verfahren ist jedoch eine Gesamtausbeute von über 93 % unter der Voraussetzung minimaler schädlicher Verunreinigungen möglich.

Wie bereits erwähnt, hängt die Wirksamkeit des Cyanidlaugungsprozesses von der Fähigkeit ab, eingeschlossenes Gold freizusetzen. Daher ist das Mahlen in den Vorbereitungsphasen von Kohlezellstoffanlagen besonders wichtig. In herkömmlichen Kohlezellstoffanlagen erfordert die für die Cyanidlaugung erforderliche Mahlfeinheit typischerweise, dass 80–95 % des Materials feiner als -0.074 mm sind. In einigen Minen mit verstreuter Mineralverteilung kann die Anforderung sogar sein, dass über 95 % feiner als -0.037 mm sind. Dies zeigt, dass das Erreichen der erforderlichen Feinheit in einer einzigen Mahlstufe in Kohlezellstoffanlagen eine große Herausforderung darstellt und oft zwei oder sogar drei Mahlstufen erfordert.

Die Mahlkonzentration wird hauptsächlich durch die Anpassung der Speisewassermenge, der Erzzufuhrmenge und des Rücklaufsandanteils gesteuert. Ist die Mahlkonzentration zu hoch, sollte die Speisewassermenge erhöht, die Erzzufuhrmenge im zweistufigen Kreislaufmahlprozess reduziert und der Rücklaufsandanteil erhöht werden – und umgekehrt. Die Überlaufkonzentration kann durch Anpassung der Überlaufspeisewassermenge, der Höhe des Überlaufwehrs, der Ein- und Auslassgrößen sowie der Größe des Überlaufauslasses gesteuert werden. Die Steuerung der Überlauffeinheit erfordert Anpassungen der Höhe des Überlaufwehrs, der Größe des Überlaufauslasses, der Menge und des Verhältnisses der Stahlkugeln, der Mahlkonzentration und der Überlaufkonzentration.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alle technischen Parameter im Schleifprozess miteinander verbunden sind, sich ergänzen und gegenseitig einschränken. Daher ist beim Anpassungs- und Kontrollprozess ein umfassender und koordinierter Ansatz erforderlich.

Verhinderung der Hydrolyse von Cyanide ist sehr wichtig.

Die üblicherweise verwendeten Cyanide (Kaliumcyanid, Natriumcyanid , Calciumcyanid) sind starke Basen und schwache Säuren, die in Wasser hydrolysieren und dabei Cyanwasserstoff bilden. Dieser kann die Cyanidionenkonzentration in der Pulpe beeinflussen. Daher ist es entscheidend, die Hydrolyse der Cyanide während des Laugungsprozesses zu verhindern. Am effektivsten lässt sich dies durch Erhöhung der Hydroxidionenkonzentration erreichen, was üblicherweise als pH-Wert-Erhöhung bezeichnet wird. Kalk ist das wirtschaftlichste Mittel zur pH-Wert-Einstellung in der Industrie, kann aber bei der pH-Wert-Einstellung auch leicht zur Ausflockung führen. Daher wird er während des Mahlvorgangs zugegeben, um eine gute Dispergierung zu gewährleisten. Während der Cyanidlaugung muss die Lösung eine gewisse Alkalität aufweisen, um die Zersetzung der Cyanide zu verhindern. Die Alkalität der Cyanidlösung sollte jedoch nicht zu hoch sein, da dies die Goldlösungsgeschwindigkeit verringern kann.

Mit zunehmender Laugungszeit verbessert sich die Goldauslaugungsrate. Ab einem bestimmten Punkt führt jedoch eine weitere Verlängerung der Laugungszeit nicht mehr zu einer signifikanten Verbesserung der Goldauslaugungsrate. Daher ist es wichtig, bei der Cyanidlaugung eine gewisse Laugungszeit einzuhalten, um eine effektive Goldauslaugung zu gewährleisten. Im Allgemeinen ist der pH-Wert bei der Herstellung von Kohlenstoffzellstoff am effektivsten, wenn er zwischen 10 und 11 liegt.

Die Kontrolle der Zellstoffkonzentration ist ein wichtiger Aspekt des Cyanidlaugungsprozesses.

Ob Gold und Cyanid oder Goldcyanid und Aktivkohle – ausreichender Kontakt ist notwendig, um gute Mineralverarbeitungsergebnisse zu erzielen. Dies stellt hohe Anforderungen an die Konzentration des Zellstoffs. Ist die Konzentration zu hoch, kann sich der Zellstoff leicht auf der Oberfläche der Aktivkohle absetzen; ist sie zu niedrig, kann er sich leicht absetzen. Um einen angemessenen pH-Wert und eine angemessene Cyanidkonzentration aufrechtzuerhalten, muss zusätzlich eine große Menge an Reagenzien zugegeben werden. Bei der Auswahl der Cyanide müssen Faktoren wie deren relative Fähigkeit zur Goldauflösung, ihre Stabilität und der Einfluss von Verunreinigungen auf die Goldauflösung berücksichtigt werden.

Nach jahrelanger Produktionspraxis gilt eine Konzentration von 40–45 % für die Goldgewinnung aus Kohlenstoffbrei und eine Cyanidkonzentration von 300–500 ppm als besser geeignet. Wie bereits erwähnt, erfordert das Mahlen jedoch typischerweise zwei bis drei Arbeitsschritte, und die Endproduktkonzentration liegt in der Regel unter 20 %. Daher muss der Brei vor dem Laugungsvorgang einem Eindickungsprozess unterzogen werden.

Die Kontrolle der Natriumcyanidkonzentration während des Laugungsprozesses sollte folgenden Prinzipien folgen: Unter Gewährleistung einer effizienten Goldausbeute ist die Natriumcyanidkonzentration so zu reduzieren , dass sie in allen Laugungstanks der Serie einheitlich ist. Alternativ ist sicherzustellen, dass die Natriumcyanidkonzentration in den ersten Laugungstanks höher ist als in den späteren. Je geringer die Schwankungsbreite der Natriumcyanidkonzentration in den einzelnen Laugungstanks ist, desto besser. Ein höherer Anteil der mit Natriumcyanid versetzten Laugungstanks an der Gesamtzahl der Laugungstanks ist wünschenswert. Häufigere Messungen der Natriumhydroxidkonzentration tragen zur Kontrolle der Betriebsbedingungen bei. Natriumcyanid wird üblicherweise in einer Konzentration von ca. 10 % zu jedem Tank hinzugegeben.

Der grundlegende Mechanismus des Cyanidlaugungsprozesses

Aus der obigen Formel ist ersichtlich, dass die Cyanidlaugung sauerstoffbenötigt, da die Zufuhr von Sauerstoff während der Produktion die Auslaugungsrate beschleunigen kann. Natürlich können auch Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid zugegeben werden. Übermäßige Oxidationsmittel können jedoch zur Bildung von Cyanat-Ionen aus Cyanid führen, was für den Auslaugungsprozess ungünstig ist.

Aus der Formel lässt sich außerdem ersehen, dass 1 Mol Gold zur Komplexierung lediglich 2 Mol Cyanid benötigt. Bezogen auf die Masse benötigt etwa 1 Gramm Gold 0.5 Gramm Cyanid als Lauge. In der tatsächlichen Produktion sollte die Dosierung der Reagenzien jedoch aufgrund des Einflusses anderer Mineralien wie Silber, Kupfer, Blei und Zink, die ebenfalls mit Cyanid Komplexierungsreaktionen eingehen können, nicht allein auf Berechnungen beschränkt bleiben. Sie sollte basierend auf der endgültigen Laugerate angepasst und Anpassungen bei Änderungen der Erzeigenschaften verfolgt werden. Typischerweise wird ein Bereich von 200- bis 500-mal höher als der berechnete Wert als angemessen erachtet. Zusammenfassend ist die Sicherstellung der Cyanidionenkonzentration im Zellstoff eine notwendige Voraussetzung für gute Ergebnisse.

Wenn die an der Aktivkohle adsorbierte Goldkonzentration über 3000 g/t liegt, ist der Adsorptionsprozess der Aktivkohlemasse abgeschlossen. Erze mit hohen Kupfer- und Silberverunreinigungen können jedoch die Adsorptionskapazität der Aktivkohle beeinträchtigen, sodass die goldbeladene Aktivkohle unsere Erwartungen nicht erfüllt. Wenn die Aktivkohle keine Adsorptionskapazität mehr besitzt, gilt sie als gesättigt. Gesättigte Aktivkohle muss desorbiert und elektrolysiert werden, um Gold zu gewinnen. Die nachfolgenden Schritte sind jedoch komplexer und erfordern höhere Investitionen. In Regionen mit hoher Goldproduktionsdichte kann die goldbeladene Aktivkohle gewinnbringend verkauft werden. Eine einfachere Methode ist die Goldgewinnung durch Verbrennen.

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