Die Rolle von Laugungshilfen bei der Goldgewinnung mit Natriumcyanid

Einführung

Die Cyanidlaugung ist aufgrund ihrer hohen Effizienz und der vergleichsweise geringen Kosten seit Langem ein dominierendes Verfahren zur Goldgewinnung. Allerdings birgt der Prozess auch Herausforderungen, wie beispielsweise lange Laugungszeiten, einen hohen Cyanidverbrauch und das Vorhandensein von schwerlöslichen Mineralien, die die Goldauflösung behindern können. Hier kommen Laugungshilfsmittel zum Einsatz. Laugungshilfsmittel sind Substanzen, die der Cyanidlaugungslösung zugesetzt werden, um die Goldgewinnung zu verbessern und somit einen effizienteren und kostengünstigeren Ansatz für den Goldabbau zu ermöglichen.

Wie Auslaughilfen funktionieren

Erhöhung des gelösten Sauerstoffs

Eine der Hauptfunktionen vieler Laugehilfsmittel besteht darin, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der Cyanidlösung zu erhöhen. Damit sich Gold in Cyanidlösungen auflöst, wird Sauerstoff als Oxidationsmittel benötigt, um die Oxidation des Goldes und seine anschließende Verbindung mit Cyanidionen zu erleichtern. Unter normalen Bedingungen reicht der aus der Luft zugeführte Sauerstoff oft nicht aus, was die Auflösungsgeschwindigkeit des Goldes begrenzt. Laugehilfsmittel wie Peroxide und Persulfate können sich zersetzen und Sauerstoff freisetzen, wodurch eine höhere Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der Aufschlämmung gewährleistet wird. Beispielsweise zersetzt sich Wasserstoffperoxid und liefert eine zusätzliche Sauerstoffquelle für die Reaktion zwischen Gold und Cyanid.

Bildung galvanischer Zellen (Schwermetallsalze)

Bestimmte Schwermetallsalze, wie Bleisalze, Quecksilbersalze und Wismutsalze, können als Laugungshilfsmittel wirken, indem sie lokale galvanische Zellen bilden. Werden sie der Cyanidsuspension zugesetzt, lagern sich diese Schwermetalle auf der Oberfläche der Goldpartikel ab. Dadurch entsteht eine Potenzialdifferenz zwischen dem Gold und dem abgelagerten Schwermetall, was die Goldauflösung beschleunigt. Das Gold fungiert dabei als Anode, an der Oxidation stattfindet, und die mit Schwermetall beschichtete Fläche als Kathode. Dieser elektrochemische Prozess beschleunigt die Goldlaugung erheblich.

Chelatisierung und Entfernung von Verunreinigungen

Einige Laugungshilfsmittel können im Erz vorhandene Verunreinigungen binden oder entfernen, die den Cyanidlaugungsprozess beeinträchtigen könnten. In Erzen mit Metallionen wie Kupfer, Zink und Eisen können diese Verunreinigungen mit Cyanid reagieren, es verbrauchen und die für die Goldauflösung verfügbare Menge reduzieren. Chelatbildner in den Laugungshilfsmitteln bilden stabile Komplexe mit diesen Verunreinigungsionen, halten sie fern und verhindern ihre Reaktion mit Cyanid. Dies reduziert nicht nur den Cyanidverbrauch, sondern verbessert auch die Gesamteffizienz des Goldlaugungsprozesses.

Arten von Auslaughilfen und ihre spezifischen Rollen

Oxidationsmittel

1.Peroxide

• Wasserstoffperoxid : Wasserstoffperoxid ist eines der am häufigsten verwendeten Oxidationsmittel zur Laugung. Es erhöht rasch den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der Cyanidlösung. In industriellen Anwendungen kann die Zugabe von Wasserstoffperoxid zum Cyanidlaugungssystem die Laugungszeit deutlich verkürzen. Beispielsweise kann in einigen Goldminen die Laugungszeit um bis zu 50 % reduziert werden, wenn Wasserstoffperoxid als Laugungshilfsmittel eingesetzt wird. Es trägt außerdem zur Reduzierung des Cyanidverbrauchs bei, da die verstärkte Oxidation des Goldes eine effizientere Nutzung des Cyanids ermöglicht.

• Calciumperoxid : Calciumperoxid ist besonders nützlich bei Erzen mit hohem Schwefelgehalt. Es zersetzt sich langsamer als Wasserstoffperoxid und setzt dadurch Sauerstoff kontinuierlicher frei. Zudem kann es die katalytische Zersetzung von Cyanid durch schwefelhaltige Mineralien verringern. Bei schwefelreichen Golderzen kann die Verwendung von Calciumperoxid als Laugungshilfsmittel die Goldausbeute im Vergleich zur herkömmlichen Cyanidlaugung um 10–15 % steigern.

• Bariumperoxid : Bariumperoxid besitzt die einzigartige Eigenschaft, Sauerstoff langsam und gleichmäßig freizusetzen. Dadurch wird über einen längeren Zeitraum eine konstant hohe Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der Suspension gewährleistet. Die Goldauflösungsrate steigt linear mit zunehmender Bariumperoxid-Zugabe, während der Cyanidverbrauch relativ konstant bleibt. Es ist zudem einfach herzustellen und im praktischen Bergbau anzuwenden.

2.Persulfate

• Persulfate sind starke Oxidationsmittel. Bei Zugabe zum Cyanidlaugungssystem zersetzen sie sich zu hochreaktiven Sulfatradikalen. Diese Radikale können Gold effektiver oxidieren als molekularer Sauerstoff, was zu einer deutlichen Erhöhung der Goldlaugungsrate führt. In einigen Fällen kann die Goldauflösungsrate im Vergleich zur konventionellen Cyanidlaugung mit Luft als Sauerstoffquelle bis zu achtfach gesteigert werden.

Schwermetallsalze

1. Bleisalze

• Bleisalze werden häufig in der Cyanidlaugung eingesetzt. In Erzen mit Sulfidmineralien wie Pyrit und Arsenopyrit können diese Mineralien mit Cyanid und Sauerstoff reagieren, diese verbrauchen und die Effizienz der Goldlaugung verringern. Bleisalze können eine passivierende Schicht auf der Oberfläche von Sulfidmineralien bilden und so deren Reaktion mit Cyanid und Sauerstoff hemmen. Gleichzeitig kann Blei eine galvanische Zelle mit Gold bilden und so die Goldauflösung fördern. In einer kanadischen Cyanidanlage konnten die negativen Auswirkungen von Sulfidmineralien auf die Cyanidlaugung durch Zugabe von Bleisalzen und Aufrechterhaltung einer angemessenen Konzentration an gelöstem Sauerstoff erfolgreich überwunden werden, was zu einer Steigerung der Goldausbeute um 10–15 % führte.

2. Quecksilber- und Wismutsalze

• Quecksilber- und Wismutsalze können ebenfalls als Beschleuniger bei der Cyanidlaugung wirken. Ähnlich wie Bleisalze können sie mit Gold galvanische Zellen bilden und so die Laugungsrate erhöhen. Aufgrund der Toxizität von Quecksilber und der relativ hohen Kosten von Wismut ist ihre Anwendung jedoch im Vergleich zu Bleisalzen eingeschränkter. In bestimmten Fällen, in denen das Erz besondere Eigenschaften aufweist, können diese Salze dennoch als wirksame Laugungshilfsmittel in Betracht gezogen werden.

Chelatbildner und andere

1.Zitronensäure

• Zitronensäure kann als Hilfsstoff bei der Goldgewinnung mittels Cyanidlaugung eingesetzt werden . In Erzen, die Metallionen wie Kupfer, Zink und Eisen enthalten, können diese Ionen Cyanid und Sauerstoff verbrauchen und so die Effizienz der Goldlaugung verringern. Zitronensäure kann sich mit diesen Metallionen verbinden und stabile Komplexe bilden. Beispielsweise bildet sie einen Kupfer-Citrat-Komplex. Dies reduziert nicht nur den Verbrauch von Cyanid und Sauerstoff durch diese Verunreinigungsionen, sondern trägt auch zur Dispergierung der Gangartminerale bei und verbessert somit die Laugungsbedingungen insgesamt. In einigen Laborexperimenten konnte durch die Zugabe von Zitronensäure zur Cyanidlaugungslösung die Goldausbeute um 5–10 % gesteigert werden.

2. Ammoniakbasierte Verbindungen

• In einigen Fällen können ammoniakbasierte Verbindungen als Laugungshilfen eingesetzt werden, insbesondere bei Erzen mit Kupfer-Gold-Mineralien. Ammoniak kann Komplexe mit Kupferionen bilden und so die Kupferinterferenz bei der Cyanidlaugung von Gold reduzieren. Durch die Anpassung des Ammoniak-Cyanid-Verhältnisses in der Lauge kann Gold selektiv gelöst und gleichzeitig die Kupferauflösung minimiert werden, was für nachfolgende Goldgewinnungsprozesse von Vorteil ist.

Anwendungsfälle

1. In einer Goldmine in Australien

• Die Mine verarbeitete ein schwefelreiches Golderz mit niedrigem Gehalt. Durch den Einsatz einer Kombination aus Wasserstoffperoxid und Bleisalzen als Laugungshilfen konnten deutliche Verbesserungen erzielt werden. Die Goldauslaugungsrate erhöhte sich im Vergleich zur herkömmlichen Cyanidlaugung um 8 bis 10 %. Die Zugabe von Wasserstoffperoxid lieferte zusätzlichen Sauerstoff und förderte so die Oxidation des Goldes, während Bleisalze den negativen Einfluss von Sulfidmineralien hemmten. Der Cyanidverbrauch wurde zudem um etwa 20 % reduziert, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führte.

2. Eine chinesische Goldmine, die mit komplexen Erzen arbeitet

• Das Erz dieser Mine enthielt hohe Kupfer- und Eisenverunreinigungen. Durch den Einsatz von Zitronensäure als Laugehilfe im Cyanidlaugungsprozess erhöhte sich die Goldausbeute von 70 % auf 78 %. Zitronensäure bindet Kupfer- und Eisenionen und reduziert so deren Einfluss auf die Gold-Cyanid-Reaktion. Die Laugezeit verkürzte sich ebenfalls geringfügig, was die Gesamtproduktivität des Bergbaubetriebs verbesserte.

Überlegungen zur Auswahl und Verwendung von Auslaughilfen

1. Erzeigenschaften

• Die Zusammensetzung des Erzes ist entscheidend für die Wahl des geeigneten Laugungshilfsmittels. Für schwefelreiche Erze eignen sich Oxidationsmittel wie Calciumperoxid oder Bariumperoxid besser, da sie nicht nur Sauerstoff liefern, sondern auch die negativen Auswirkungen von Schwefel reduzieren. Bei Erzen mit hohem Gehalt an verunreinigten Metallionen sollten Chelatbildner wie Zitronensäure oder ammoniakbasierte Verbindungen in Betracht gezogen werden.

2.Kosteneffizienz

• Die Kosten des Laugungshilfsmittels, einschließlich Anschaffungspreis, Transport und Lagerung, müssen bewertet werden. Manche Laugungshilfsmittel, wie beispielsweise bestimmte Wismutsalze, können zwar wirksam, aber relativ teuer sein. In solchen Fällen muss ein Gleichgewicht zwischen den Kosten und der Verbesserung der Goldausbeute gefunden werden. Darüber hinaus sollte die durch den Einsatz von Laugungshilfsmitteln verringerte Cyanidverbrauch und die geringere Laugungszeit in die Kosten-Nutzen-Analyse einbezogen werden.

3.Umweltauswirkungen

• Da die Cyanidlaugung aufgrund der Toxizität von Cyanid bereits umweltbelastend ist, sollte bei der Wahl des Laugungshilfsmittels auch dessen Umweltverträglichkeit berücksichtigt werden. Beispielsweise können einige Oxidationsmittel Nebenprodukte erzeugen, die ordnungsgemäß behandelt werden müssen. Die Verwendung von Quecksilbersalzen ist, obwohl sie in manchen Fällen wirksam ist, aufgrund ihrer extremen Toxizität und der damit verbundenen Umweltgefahren stark eingeschränkt.

Fazit

Laugungshilfen spielen eine entscheidende Rolle bei der Cyanid-Goldgewinnung. Sie können die Effizienz des Laugungsprozesses deutlich steigern, indem sie die Goldausbeute erhöhen, die Laugungszeit verkürzen und den Cyanidverbrauch senken. Durch das Verständnis der verschiedenen Arten von Laugungshilfen, ihrer Wirkmechanismen und der Auswahl der am besten geeigneten Hilfsmittel basierend auf den Erzeigenschaften können Goldminenbetreiber ihre Betriebsabläufe optimieren. Da die Nachfrage nach Gold weiter steigt, wird sich der Einsatz von Laugungshilfen bei der Cyanidlaugung voraussichtlich weiter verbreiten und zu nachhaltigeren und effizienteren Goldabbaupraktiken beitragen.