Eine neue Technologie zur Goldgewinnung: Druckoxidation - Cyanidlaugungsverfahren

1. Einleitung

Gold besitzt seit jeher in verschiedenen Bereichen, von der Schmuckherstellung über die Elektronik bis hin zum Finanzwesen, einen hohen Wert. Die effiziente und wirtschaftliche Gewinnung von Gold aus seinen Erzen ist ein entscheidender Aspekt der Goldgewinnung. Das traditionelle Cyanidlaugungsverfahren , bei dem Cyanid als Lauge zur Goldgewinnung aus dem Erz eingesetzt wird, ist aufgrund seiner hohen Ausbeute und guten Selektivität weit verbreitet. Es stößt jedoch an seine Grenzen, insbesondere bei schwerlöslichen Golderzen . Schwerlösliche Golderze sind solche, in denen Gold häufig mit Sulfidmineralien vergesellschaftet ist, und aus denen das traditionelle Cyanidlaugungsverfahren nicht effektiv gewonnen werden kann. Dies hat zur Entwicklung neuer Technologien geführt, unter denen das Druckoxidations-Cyanidlaugungsverfahren besonders hervorzuheben ist.

2. Prinzip des Druckoxidations-Cyanidierungsverfahrens

2.1 Druckoxidation

Der erste Schritt dieses neuen Verfahrens ist die Druckoxidation. In refraktären Golderzen ist Gold üblicherweise in Sulfidmineralien wie Pyrit und Arsenopyrit eingeschlossen. Unter normalen Bedingungen kann Cyanid das Gold nicht effektiv erreichen. Die Druckoxidation wird in einem Autoklaven bei erhöhten Temperaturen (üblicherweise 120–220 °C) und Drücken (mehrere Atmosphären) durchgeführt. In dieser Umgebung mit hohen Temperaturen und hohem Druck werden die Sulfidmineralien oxidiert. Dieser Oxidationsprozess zersetzt die Sulfidmineralien, setzt das eingeschlossene Gold frei und macht es für die nachfolgende Cyanidlaugung leichter zugänglich.

2.2 Cyanidlaugung

Nach der Druckoxidation wird der Erzschlamm dem Cyanidierungsprozess unterzogen. Cyanidionen reagieren in Gegenwart von Sauerstoff mit Gold. Das Gold bildet mit Cyanidionen einen löslichen Komplex, der anschließend durch Verfahren wie die Fest-Flüssig-Trennung von den übrigen Erzbestandteilen getrennt werden kann.

3. Prozessablauf

3.1 Erzaufbereitung

Der erste Schritt besteht in der Erzaufbereitung. Das rohe, refraktäre Golderz wird zunächst zerkleinert und fein gemahlen. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche des Erzes, was sowohl für die Druckoxidation als auch für die Cyanidlaugung von Vorteil ist. Ziel ist eine Partikelgröße, die effiziente chemische Reaktionen ermöglicht und gleichzeitig in den nachfolgenden Verarbeitungsschritten handhabbar bleibt.

3.2 Druckoxidationsstufe

Das fein gemahlene Erz wird anschließend in einen Autoklaven gegeben. Sauerstoff wird in den Autoklaven eingeleitet, und Temperatur und Druck werden entsprechend eingestellt. Die Verweilzeit im Autoklaven variiert je nach Erzart, beträgt aber typischerweise mehrere Stunden. Während dieser Zeit werden die Sulfidmineralien im Erz oxidiert. Nach Abschluss der Druckoxidation wird der Schlamm aus dem Autoklaven abgelassen.

3.3 Cyanidlaugungsstufe

Die oxidierte Erzsuspension wird abgekühlt und anschließend in ein Cyanidierungsbecken überführt. Dort wird eine Cyanidlösung, üblicherweise Natriumcyanid , hinzugegeben. Die Suspension wird gerührt, um einen guten Kontakt zwischen der Cyanidlösung und den Erzpartikeln zu gewährleisten. Das im Erz enthaltene Gold reagiert mit den Cyanidionen und bildet einen löslichen Komplex. Die Cyanidierung dauert in der Regel mehrere Stunden, bis eine hohe Goldausbeute erreicht ist.

3.4 Goldgewinnung

Nach der Cyanidlaugung wird das Gold aus der Cyanidlösung gewonnen. Ein gängiges Verfahren ist die Kohlenstoff -in-Pulpe- (CIP) oder Kohlenstoff-in-Leach- (CIL) Extraktion. Dabei wird Aktivkohle zur Cyanidlösung gegeben, und der Gold-Cyanid-Komplex adsorbiert an der Oberfläche der Aktivkohle . Die mit Gold beladene Kohle wird anschließend von der Lösung abgetrennt. Ein anderes Verfahren ist die Zinkfällung. Hierbei wird Zinkpulver zur Cyanidlösung gegeben. Das Zink verdrängt das Gold aus dem Komplex, wodurch metallisches Gold entsteht, das abfiltriert und weiter raffiniert werden kann.

3.5 Behandlung von Rückständen

Der nach der Goldgewinnung verbleibende Schlamm ist der sogenannte Tailings. Da dieser noch Cyanid und andere Schadstoffe enthalten kann, ist eine entsprechende Behandlung erforderlich. Der Tailings wird üblicherweise Entgiftungsprozessen unterzogen, um das verbleibende Cyanid abzubauen. Dies kann durch Methoden wie chemische Oxidation oder biologische Behandlung erreicht werden. Nach der Entgiftung kann der Tailings sicher entsorgt werden.

4. Vorteile des Druckoxidations-Cyanidierungsverfahrens

4.1 Hohe Goldgewinnungsrate

Bei refraktären Golderzen kann das Druckoxidations-Cyanidierungsverfahren im Vergleich zur herkömmlichen Cyanidierung deutlich höhere Goldausbeute erzielen. In einigen Fällen kann die Goldausbeute über 90 % liegen, während die herkömmliche Cyanidierung bei denselben refraktären Erzen nur 30–60 % erreicht. Dies liegt daran, dass die Druckoxidation das Gold effektiv von den Sulfidmineralien löst und so eine effizientere Reaktion des Cyanids mit dem Gold ermöglicht.

4.2 Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Erze

Dieses Verfahren eignet sich für eine Vielzahl refraktärer Golderze, unabhängig davon, ob sie hohe Anteile an Sulfidmineralien oder andere komplexe Komponenten enthalten. Bergbauunternehmen profitieren von mehr Flexibilität bei der Erzauswahl, da sie nicht nur auf die Verarbeitung leicht behandelbarer Erze beschränkt sind.

4.3 Kosteneffizienz auf lange Sicht

Obwohl die anfängliche Investition in den Bau einer Druckoxidations-Cyanidierungsanlage aufgrund der benötigten Spezialausrüstung wie Autoklaven relativ hoch ist, kann sie sich langfristig rentieren. Die hohe Goldausbeute bedeutet, dass aus der gleichen Erzmenge mehr Gold gewonnen werden kann, was den Ertrag steigert. Zudem reduziert der relativ stabile Prozess das Risiko von Produktionsverlusten durch ineffiziente Förderung.

5. Herausforderungen und Lösungen

5.1 Hohe Kapitalinvestitionen

Der Bau einer Druckoxidations-Cyanidierungsanlage erfordert hohe Investitionen. Die für den Druckoxidationsprozess benötigten Autoklaven sind teuer in Anschaffung und Installation. Um dieser Herausforderung zu begegnen, können Bergbauunternehmen Joint Ventures oder langfristige Finanzierungsmöglichkeiten in Betracht ziehen. Sie können außerdem vor einer Investition detaillierte Machbarkeitsstudien durchführen, um die Wirtschaftlichkeit des Projekts sicherzustellen.

5.2 Umwelt- und Sicherheitsbedenken

Cyanid ist eine hochgiftige Substanz. Jedes Austreten oder jede unsachgemäße Entsorgung kann schwerwiegende Umwelt- und Sicherheitsprobleme verursachen. Bei der Druckoxidation (Cyanidierung) müssen strenge Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. Dazu gehören der Einsatz leckagesicherer Geräte, geschlossener Kreislaufsysteme für die Cyanidlösung und die regelmäßige Überwachung des Cyanidgehalts in der Umwelt. Bei der Behandlung von Rückständen sollten fortschrittliche Entgiftungstechnologien eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass die abgeleiteten Rückstände keine Gefahr für die Umwelt darstellen.

5.3 Technische Komplexität

Die Durchführung des Druckoxidations-Cyanidierungsprozesses erfordert ein hohes Maß an technischem Fachwissen. Die Mitarbeiter müssen in der Bedienung des Autoklaven, der Temperatur- und Druckregelung sowie der korrekten Zugabe der Reagenzien im Cyanidierungsprozess gut geschult sein. Bergbauunternehmen können in Schulungsprogramme für ihre Mitarbeiter investieren oder erfahrene Techniker einstellen. Sie können außerdem Partnerschaften mit Forschungseinrichtungen eingehen, um mit den neuesten technologischen Entwicklungen Schritt zu halten und einen reibungslosen Ablauf des Prozesses zu gewährleisten.

6. Fazit

Das Druckoxidations-Cyanidierungsverfahren stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Goldgewinnung dar, insbesondere bei refraktären Golderzen. Es bietet hohe Goldausbeute, ist an verschiedene Erze anpassbar und langfristig kostengünstig. Wie jede Technologie bringt es jedoch auch Herausforderungen mit sich, wie hohe Kapitalinvestitionen, Umwelt- und Sicherheitsbedenken sowie technische Komplexität. Indem diese Herausforderungen durch gute Planung, Investitionen in Sicherheit und Schulung sowie kontinuierliche technologische Innovation bewältigt werden, kann das Druckoxidations-Cyanidierungsverfahren eine zunehmend wichtige Rolle für die nachhaltige Entwicklung der Goldbergbauindustrie spielen.