Anwendungsbereich und Prozessablauf der Cyanidlaugungsbottichlaugung für Goldminen

1. Einleitung

Die Cyanidlaugung ist ein wichtiges Verfahren im Goldabbau zur Gewinnung von Gold aus Erzen. Dieses Verfahren hat seinen spezifischen Anwendungsbereich und umfasst eine Reihe klar definierter Prozessschritte, die eine entscheidende Rolle für die effiziente Gewinnung von Goldvorkommen spielen.

2. Geltungsbereich

2.1 Anforderungen an die Erzpartikelgröße

Für die Küpenlaugung geeignete Golderze weisen typischerweise eine feinkörnige Goldverteilung auf. Sind die Goldpartikel im Erz sehr fein, lassen sie sich durch einfache physikalische Trennverfahren wie die Schwerkrafttrennung nur schwer trennen. In solchen Fällen kann die Küpenlaugung mit Cyanidlaugung angewendet werden. Beispielsweise liegt das Gold in einigen oxidischen Golderzen oft in Form feiner Körner vor, die durch Küpenlaugung effektiv aufbereitet werden können.

2.2 Anforderungen an die Erzqualität

Dieses Verfahren eignet sich besonders für niedrig- oder sehr niedriggradige Golderze. Für hochgradige Golderze können effizientere und weniger zeitaufwändige Extraktionsmethoden bevorzugt werden. Bei niedriggradigen Erzen mit relativ geringem Goldgehalt pro Erzmasse kann die Küpenlaugung unter bestimmten Bedingungen dennoch eine wirtschaftliche Gewinnung ermöglichen. Die relativ geringen Kosten des Küpenlaugungsverfahrens machen es zu einer praktikablen Option für die Verarbeitung solcher Erze.

2.3 Anforderungen an die Durchlässigkeit des Erzes

Auch Erze mit geringer Permeabilität eignen sich für die Laugung im Bottich. Bei Erzen mit guter Permeabilität kann die Cyanidlösung zu schnell durchfließen, was zu einer unzureichenden Kontaktzeit zwischen Cyanid und Gold und somit zu einer geringeren Goldausbeute führt. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Bottichlaugung bei Erzen mit geringer Permeabilität die Kontrolle von Durchflussrate und Kontaktzeit der Cyanidlösung im Erz, um bessere Laugungsergebnisse zu erzielen. Beispielsweise weisen Eisenoxid-Deckschichten-Erze mit feinkörnigem Gold und oxidierte Quarz-Gang-Erze mit feinkörnigem Gold oft eine relativ geringe Permeabilität auf und eignen sich daher gut für die Bottichlaugung. Mit dieser Methode lässt sich bei solchen Erzen eine Aufbereitungsausbeute von 70–90 % erreichen.

3. Prozessablauf

3.1 Vorbereitung der Laugungsbehälter

Die im Prozess verwendeten Laugungsbottiche bestehen üblicherweise aus Materialien wie Holz, Eisen oder Beton. Der Bottichboden kann flach oder leicht geneigt sein und die Form kann rund, rechteckig oder quadratisch sein. Im Bottich befindet sich ein Zwischenboden aus perforierten, säurebeständigen Platten. Auf dem Zwischenboden liegt ein Filtertuch, das mit einem Gitter aus Holzleisten oder korrosionsbeständigen Metallleisten abgedeckt ist. Der Zwischenboden dient der Filterung und Lagerung des Erzes. Vor Beginn des Laugungsprozesses muss sichergestellt werden, dass die Bottiche, insbesondere der Laugungsbottich und der Absetzbottich, undurchlässig und grundsätzlich trocken sind.

3.2 Erzvorbehandlung – Brechen und Sieben

Die abgebauten goldhaltigen Erze müssen auf eine bestimmte Partikelgröße zerkleinert werden. Zunächst werden die Erze zur einfachen Dissoziation der Zerkleinerungsstufe zugeführt. Je nach gewünschter Erzpartikelgröße gibt es Grob-, Mittel- und Feinzerkleinerungsvorgänge. Üblicherweise wird für die Grobzerkleinerung ein Backenbrecher verwendet, der die Partikelgröße auf etwa 50–100 mm reduzieren kann. Anschließend wird ein Kegelbrecher für die Mittel- und Feinzerkleinerung eingesetzt, wodurch die Partikelgröße auf einen Bereich von 5–25 mm reduziert wird. Nach dem Zerkleinern werden die Erze mit einem Vibrationssieb gesiebt, um eine gleichmäßige Partikelgröße zu gewährleisten. Grobkörnige Erze, die die Anforderungen nicht erfüllen, werden zur erneuten Zerkleinerung in den Brecher zurückgeführt, und die Erze geeigneter Größe gelangen in den nächsten Schritt.

3.3 Laugungsprozess

1. Beladung des Bottichs mit Erz : Die zerkleinerten und gesiebten Erze werden in den Laugungsbottich gefüllt.

2. Herstellung der Laugungslösung : Im armen Flüssigkeitsbehälter wird eine alkalische Cyanidlösung als Laugungsmittel hergestellt. Die Konzentration der Cyanidlösung wird üblicherweise in einem bestimmten Bereich, in der Regel 0.05 % bis 0.1 %, gehalten. Dieser Wert wird experimentell anhand der spezifischen Erzeigenschaften ermittelt. Diese Konzentration gewährleistet eine effiziente Goldgewinnung bei gleichzeitiger Minimierung der Umweltbelastung.

3. Laugungsverfahren : Die vorbereitete Laugungslösung wird in den Laugungsbehälter gepumpt. Während des Laugungsprozesses durchdringt die Laugungslösung langsam die Erzschicht. Das Gold im Erz reagiert unter Einwirkung von Sauerstoff (üblicherweise wird Luft in den Behälter eingeleitet) mit dem Cyanid in der Lösung. Die Hauptreaktionsgleichung lautet: 4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O = 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH. Bei dieser Reaktion bildet das Gold lösliche Gold-Cyanid-Komplexe und löst sich in der Lösung. Die Laugungsdauer ist relativ lang und beträgt in der Regel mehrere Tage bis mehrere Wochen, abhängig von Faktoren wie der Art und Korngröße des Erzes sowie der Konzentration der Laugungslösung. Während des Auslaugungsprozesses ist es notwendig, regelmäßig die Konzentration der Auslaugungslösung, den pH-Wert der Lösung und den Goldgehalt in der Lösung zu überprüfen, um sicherzustellen, dass die Auslaugungsreaktion unter optimalen Bedingungen abläuft.

3.4 Trennung der goldhaltigen Lösung (reich - flüssig)

Wenn die Auslaugung eine bestimmte Zeit erreicht hat und Konzentration und Qualität der Flüssigkeit den Anforderungen entsprechen, wird die goldhaltige Lösung (reiche Flüssigkeit) vom Boden des Bottichs abgelassen. Die reiche Flüssigkeit enthält gelöste Gold-Cyanid-Komplexe und muss zur Goldgewinnung weiterverarbeitet werden.

3.5 Goldgewinnung

1. Zinkpulver- (oder Zinkblech-)Verdrängungsverfahren : Ein gängiges Verfahren zur Goldgewinnung ist das Zinkpulver- (oder Zinkblech-)Verdrängungsverfahren. Zink besitzt eine stärkere Reduktionswirkung als Gold. Bei Zugabe von Zinkpulver oder Zinkblech zur goldreichen Flüssigkeit findet eine Verdrängungsreaktion statt. Die Reaktionsgleichung lautet: 2Na[Au(CN)₂] + Zn = 2Au + Na₂[Zn(CN)₄]. Gold wird durch Zink aus dem Gold-Cyanid-Komplex verdrängt und fällt als Feststoff aus. Nach der Verdrängungsreaktion wird das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch filtriert, um den goldhaltigen Feststoff zu gewinnen, der anschließend zur Schmelze weiterverarbeitet wird.

2. Adsorptionsverfahren mit Aktivkohle : Ein weiteres Verfahren ist die Adsorption an Aktivkohle . Aktivkohle besitzt eine große spezifische Oberfläche und ein hohes Adsorptionsvermögen. Die lösungsmittelreiche Flüssigkeit wird durch eine mit Aktivkohle gefüllte Säule geleitet . Die Goldcyanid-Komplexe in der Lösung werden an der Oberfläche der Aktivkohle adsorbiert. Nach der Adsorption wird die mit Gold beladene Aktivkohle (beladene Kohle) von der Lösung abgetrennt. Anschließend wird die beladene Kohle einer Desorptionsbehandlung unterzogen. Üblicherweise wird eine Desorptionslösung (z. B. eine Mischung aus Natriumhydroxid und Natriumcyanid ) verwendet, um das Gold bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck von der Aktivkohle zu desorbieren. Die desorbierte, goldhaltige Lösung wird anschließend elektrolysiert, um das Gold zu gewinnen.

3.6 Behandlung von Rückständen und Abfallflüssigkeiten

1. Aufbereitung der Rückstände : Nach der Goldgewinnung enthalten die verbleibenden Rückstände noch Cyanid und andere Verunreinigungen. Um die Umweltschutzauflagen zu erfüllen, müssen die Rückstände aufbereitet werden. Eine gängige Methode ist die Zugabe von Reagenzien wie Natriummetabisulfit und Kupfersulfat, um das Cyanid zu zersetzen und zu entfernen. Nach der Aufbereitung können die Rückstände sachgemäß gelagert oder weiterverarbeitet werden.

2. Abwasserbehandlung : Das bei dem Prozess entstehende Abwasser enthält Cyanid und andere Schadstoffe. Es muss durch Verfahren wie chemische Fällung, Ionenaustausch und biologische Behandlung aufbereitet werden, um den Schadstoffgehalt zu reduzieren und die nationalen Einleitungsstandards vor der Einleitung zu erfüllen.

4. Fazit

Das Cyanidlaugungsverfahren bietet einzigartige Anwendungsmöglichkeiten im Goldbergbau, insbesondere für feinkörnige, minderwertige und wenig durchlässige Golderze. Durch eine Reihe strenger Prozessschritte kann dieses Verfahren Gold effektiv aus Erzen extrahieren. Es ist jedoch zu beachten, dass aufgrund der Verwendung von Cyanid strenge Sicherheits- und Umweltschutzmaßnahmen getroffen werden müssen, um die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten und die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Bergbautechnologie ist zu erwarten, dass weitere Verbesserungen und Optimierungen dieses Verfahrens die Effizienz der Goldgewinnung steigern, die Kosten senken und gleichzeitig die Umweltfreundlichkeit gewährleisten.