Goldgewinnung durch Cyanidlaugung: Ein tiefer Einblick in den Cyanidlaugungsprozess

Im Bereich der Goldgewinnung nimmt die Cyanidlaugung seit über einem Jahrhundert eine herausragende Stellung ein. Seit ihrer Einführung im Jahr 1887 zur Gewinnung von Gold- und Silbererzen hat sich diese Methode kontinuierlich weiterentwickelt und ist aufgrund ihrer hohen Ausbeute, der Anpassungsfähigkeit an verschiedene Erzarten und der Durchführbarkeit für die lokale Produktion nach wie vor eine der am weitesten verbreiteten Techniken.

1. Cyanidlaugung bei der Goldgewinnung verstehen

Cyanidierung ist ein chemischer Prozess, der die Fähigkeit von Zyanid Ionen bilden lösliche Komplexe mit Gold. In Gegenwart von Sauerstoff und Wasser reagieren Cyanidionen mit Goldatomen. Diese Reaktion führt zur Bildung einer löslichen Verbindung, in der Gold mit Cyanidionen verbunden ist, wodurch sich das Gold in der Lösung auflöst. Dieses Verfahren ist zwar sehr effektiv für die Goldgewinnung, bringt aber auch erhebliche Umwelt- und Sicherheitsbedenken mit sich, da Cyanid eine giftige Substanz ist.

2. Arten von Cyanidlaugungsmethoden

Cyanidlaugungsverfahren können grob in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Rührcyanidlaugung und Perkolationscyanidlaugung.

• Rühren Cyanidlaugung: Dieses Verfahren wird hauptsächlich zur Behandlung von Goldkonzentraten aus der Flotation oder bei der Cyanidlaugung eingesetzt. Dabei wird der Erzbrei intensiv mit der Cyanidlösung vermischt. Dadurch wird sichergestellt, dass die goldhaltigen Partikel im Erz maximal mit den Cyanidionen in Kontakt kommen, was die Goldgewinnung erleichtert.

• Perkolation CyanidlaugungDie Perkolationscyanidierung eignet sich für minderwertige Golderze und funktioniert, indem die Cyanidlösung durch ein Erzbett sickert. Dieses Verfahren verbraucht weniger Energie als die Rührcyanidierung. Die Anwendung ist jedoch auf Erze beschränkt, die eine gute Durchlässigkeit aufweisen, sodass die Cyanidlösung leicht durchfließen kann.

3. Goldgewinnungsprozess durch Cyanidlaugung

Die Aufregung Goldgewinnung durch Cyanidlaugung Der Prozess umfasst zwei Hauptunterprozesse: den Cyanidlaugungs-Zinkersatzprozess und den ungefilterten Cyanidlaugungs-Kohlenstoffschlammprozess.

3.1 Cyanidlaugung - Zinkersatzverfahren (CCD- und CCF-Verfahren)

• Laugung der RohstoffaufbereitungDer erste Schritt besteht darin, das Erz für den Laugungsprozess vorzubereiten. Dazu gehört oft das Zerkleinern und anschließende Mahlen des Erzes zu einer feinen Konsistenz. Manchmal wird auch eine Vorbehandlung durchgeführt, um die Goldpartikel im Erz leichter zugänglich zu machen. Ziel ist es, einen Brei mit optimaler Partikelgröße zu erzeugen, der eine bessere Wechselwirkung zwischen Erz und Cyanidlösung fördert.

• Rühren Cyanidlaugung LaugungDer aufbereitete Erzbrei wird anschließend in Rührbehälter gefüllt, wo eine Cyanidlösung hinzugefügt wird. Diese Behälter sind mit Rührwerken ausgestattet, die für eine gute Durchmischung von Brei und Cyanidlösung sorgen. Sauerstoff wird den Behältern zugeführt, entweder durch Belüftung oder durch Zugabe von Oxidationsmitteln. Dieser Sauerstoff fördert die chemische Reaktion, die das Gold in der Cyanidlösung auflöst.

• Gegenstromwäsche zur Fest-Flüssig-TrennungNach dem Laugungsprozess besteht der entstandene Schlamm aus festen Rückständen und einer flüssigen Phase, der sogenannten Mutterlösung, die gelöstes Gold enthält. Um diese beiden Komponenten zu trennen, werden mehrere Eindicker oder Filter in einer Gegenstrom-Waschanlage eingesetzt. Methoden wie die kontinuierliche Gegenstromdekantierung (CCD) oder die kontinuierliche Gegenstromfiltration (CCF) werden eingesetzt, um möglichst viel der goldhaltigen Lösung zurückzugewinnen und gleichzeitig den Goldverlust mit den festen Rückständen zu minimieren.

• Reinigung der Lauge und DesoxidationDie aus der Fest-Flüssig-Trennung gewonnene Lösung kann Verunreinigungen und gelösten Sauerstoff enthalten. Reinigungsverfahren werden eingesetzt, um Schwebstoffe und andere Verunreinigungen zu entfernen, die den anschließenden Goldgewinnungsprozess stören könnten. Die Desoxidation ist ebenso wichtig, da Sauerstoff die Reoxidation der Gold-Cyanid-Verbindung verursachen und so die Wirksamkeit des anschließenden Zinkersatzprozesses beeinträchtigen kann.

• Zinkpulver (Seide) Ersatz und Beizen: Der gereinigten und desoxidierten Lösung wird Zinkpulver oder Zinkseide zugesetzt. Zink ist reaktiver als Gold und verdrängt daher Gold aus der während des Laugungsprozesses gebildeten Verbindung. Dadurch bildet sich ein fester Niederschlag, der Gold und Zink enthält und allgemein als Goldschlamm bezeichnet wird. Nach der Verdrängungsreaktion wird der Goldschlamm üblicherweise mit einer Säurelösung behandelt, um überschüssiges Zink und andere Verunreinigungen zu entfernen.

• Schmelzbarren: Der letzte Schritt des Cyanidlaugungs-Zinkersatzverfahrens besteht darin, den Goldschlamm zu schmelzen, um reine Goldbarren herzustellen. Der Goldschlamm wird bei hohen Temperaturen in einem Ofen geschmolzen und durch eine Reihe von Raffinationsschritten werden die verbleibenden Verunreinigungen entfernt, wodurch hochreine Goldbarren entstehen.

3.2 Verfahren zur ungefilterten Cyanidlaugung mit Kohlenstoffschlamm (CIP- und CIL-Methoden)

• Vorbereitung des Auslaugmaterials: Ähnlich wie beim Cyanidlaugungs-Zinkersatzverfahren besteht die erste Aufgabe darin, das Erz für die Laugung vorzubereiten. Dazu muss das Erz durch Brechen und Mahlen auf eine geeignete Partikelgröße reduziert werden.

• Rührlaugung und Gegenstrom-KohleadsorptionBeim Carbon-in-Pulp-Verfahren (CIP) erfolgt die Cyanidlaugung zunächst in mehreren Rührbehältern. Sobald sich das Gold in der Lösung gelöst hat, wird dem Brei Aktivkohle zugesetzt. Aktivkohle hat eine starke Affinität zur Gold-Cyanid-Verbindung und adsorbiert das gelöste Gold an ihrer Oberfläche. Beim Carbon-in-Leach-Verfahren (CIL) wird die Aktivkohle gleichzeitig mit der Cyanidlösung in den Laugungsbehälter gegeben, sodass Laugung und Adsorption gleichzeitig ablaufen. Sowohl beim CIP- als auch beim CIL-Verfahren wird ein Gegenstrom von Aktivkohle und Brei aufrechterhalten, um die von der Aktivkohle adsorbierte Goldmenge zu maximieren.

• Desorption von Gold-beladenem KohlenstoffNach dem Adsorptionsprozess muss die mit Gold beladene Kohle vom Brei getrennt werden. Anschließend wird das Gold mit einer heißen Cyanid-Lauge aus der Kohle entfernt. Diese Lösung bricht die Bindung zwischen der Gold-Cyanid-Verbindung und der Kohle auf und gibt das Gold wieder in die Lösung frei.

• Elektrolyseur-Elektrolyse: Die durch die Desorption gewonnene goldreiche Lösung wird elektrolytisch gewonnen. Dabei wird elektrischer Strom durch die Lösung geleitet. Dadurch werden die Goldionen in der Lösung reduziert und an einer Kathode abgeschieden. Dadurch bildet sich ein fester Goldüberzug, der weiter veredelt werden kann.

• Schmelzbarren: Das durch Elektrolyse gewonnene Gold ist relativ rein, kann aber dennoch Verunreinigungen enthalten. Durch Schmelzen wird das Gold weiter gereinigt und zu Barren der gewünschten Reinheit gegossen.

• Kohlenstoffregeneration: Die verbrauchte Kohle kann nach der Desorption des Goldes regeneriert und wiederverwendet werden. Dazu wird die Kohle einer Hochtemperaturbehandlung unterzogen, um adsorbierte Verunreinigungen zu entfernen und ihre Fähigkeit zur Goldadsorption wiederherzustellen.

4. Vergleich von CIP- und CIL-Prozessen

• Prozessdauer: Der CIP-Prozess dauert im Allgemeinen länger als der CIL-Prozess. Dies liegt daran, dass beim CIP Auslaugung und Adsorption getrennte Vorgänge sind. Beim CIL-Prozess hingegen können Auslaugung und Adsorption gleichzeitig ablaufen, sodass der gesamte Prozess schneller abgeschlossen werden kann. Der CIL-Prozess erfordert jedoch eine komplexere Steuerung, da beide Prozesse gleichzeitig ablaufen.

• Kohlenstoff- und Schlammmanagement: Beim CIL-Prozess ist ein größeres Kohlenstoffvolumen im Umlauf, und die Kohlenstoffkonzentration im Schlamm ist niedriger als beim CIP-Prozess. Daher ist das für den Kohlenstofftransfer im CIL-Prozess zu transportierende Schlammvolumen in der Regel um ein Vielfaches höher als beim CIP-Prozess (etwa viermal so hoch). Dies wirkt sich auf die Dimensionierung der Anlagen und den Energieverbrauch aus.

• Metallrückstand und Goldgehalt in Lösung: Beim CIP-Verfahren verbleibt eine erhebliche Menge Metall im System (Metallrückstand), die relativ gleichmäßig zwischen Aktivkohle und Lösung verteilt ist. Beim CIL-Verfahren adsorbiert der Großteil des Metalls an der Aktivkohle. Zudem ist die Goldkonzentration in der Lösung beim CIL-Verfahren höher als beim CIP-Verfahren. Dies liegt daran, dass beim CIL-Verfahren das Gold während der Laugung kontinuierlich adsorbiert wird, wodurch das gelöste Gold in der Lösung wieder aufgefüllt wird. Beim CIP-Verfahren hingegen handelt es sich um einen einstufigen Adsorptionsprozess mit begrenzter Wiederauffüllung des gelösten Goldes.

5. Umwelt- und Sicherheitsaspekte

Trotz ihrer Effizienz birgt die Cyanidlaugung, insbesondere die Rührcyanidlaugung, erhebliche Umwelt- und Sicherheitsrisiken. Cyanid ist hochgiftig, und jedes Austreten oder unsachgemäße Handhabung kann zu schwerer Umweltverschmutzung führen und die menschliche Gesundheit gefährden. Um diesen Risiken zu begegnen, halten sich Goldminenbetreiber an strenge Sicherheitsvorschriften. Dazu gehören die ordnungsgemäße Lagerung und Handhabung von Cyanid, die Installation von Rückhaltesystemen zur Vermeidung von Leckagen und die Behandlung cyanidhaltiger Abwässer. Darüber hinaus zielt die laufende Forschung auf die Entwicklung alternativer, weniger giftiger Laugemittel als Ersatz für Cyanid bei der Goldgewinnung ab.

6. Fazit

Die Cyanidlaugung spielt eine entscheidende Rolle im modernen Goldbergbau und ermöglicht eine hohe Goldgewinnung aus verschiedenen Erzarten. Die beiden Hauptverfahren, die Cyanidlaugung mit Zinkersatz und die ungefilterte Cyanidlaugung mit Kohlenstoffschlamm, haben jeweils ihre eigenen Vorteile und werden anhand von Faktoren wie Erzeigenschaften, Betriebsgröße und Wirtschaftlichkeit ausgewählt. Die Branche muss sich jedoch weiterhin den mit der Cyanidlaugung verbundenen Umwelt- und Sicherheitsproblemen stellen, um die nachhaltige Zukunft der Goldgewinnung zu sichern.