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

Die Cyanidierung ist ein chemisches Verfahren, das die Fähigkeit von Cyanid -Ionen nutzt, lösliche Komplexe mit Gold zu bilden. In Gegenwart von Sauerstoff und Wasser reagieren Cyanid-Ionen mit Goldatomen. Dabei entsteht eine lösliche Verbindung, in der Gold an Cyanid-Ionen gebunden ist und sich somit in der Lösung auflöst. Obwohl dieses Verfahren zur Goldgewinnung sehr effektiv ist, birgt es aufgrund der Giftigkeit von Cyanid erhebliche Umwelt- und Sicherheitsrisiken.

2. Arten von Cyanidlaugungsmethoden

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

• Rührcyanidierung : Dieses Verfahren wird hauptsächlich zur Aufbereitung von Flotationsgoldkonzentraten oder bei der Cyanidierung von Schlämmen eingesetzt. Dabei wird die Erzpulpe kräftig mit der Cyanidlösung vermischt. Dadurch wird sichergestellt, dass die goldhaltigen Partikel im Erz in maximalen Kontakt mit den Cyanidionen kommen, was die Goldgewinnung erleichtert.

• Perkolationscyanidierung : Diese Methode eignet sich für minderwertige Golderze, indem die Cyanidlösung durch das Erzbett sickert. Im Vergleich zur Rührcyanidierung ist sie energieärmer. Ihre Anwendung ist jedoch auf Erze mit guter Durchlässigkeit beschränkt, die ein leichtes Durchfließen der Cyanidlösung ermöglichen.

3. Goldgewinnungsprozess durch Cyanidlaugung

Das Agitation -Cyanidierungsverfahren zur Goldgewinnung umfasst zwei Hauptteilprozesse: das Cyanidierungsverfahren mit Zinkersatz und das ungefilterte Cyanidierungsverfahren mit Kohlenstoffsuspension.

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

• Rohstoffaufbereitung für die Laugung : Im ersten Schritt wird das Erz für den Laugungsprozess vorbereitet. Dazu wird es häufig zerkleinert und anschließend fein vermahlen. In manchen Fällen erfolgt eine Vorbehandlung, um die Goldpartikel im Erz besser zugänglich zu machen. Ziel ist es, eine Pulpe mit optimaler Partikelgröße zu erzeugen, die eine bessere Wechselwirkung zwischen Erz und Cyanidlösung ermöglicht.

• Rühr-Cyanidlaugung : Die aufbereitete Erzpulpe wird in Rührtanks überführt, denen eine Cyanidlösung zugegeben wird. Diese Tanks sind mit Rührwerken ausgestattet, die für eine gute Durchmischung der Pulpe und der Cyanidlösung sorgen. Sauerstoff wird den Tanks entweder durch Belüftung oder durch Zugabe von Oxidationsmitteln zugeführt. Dieser Sauerstoff fördert die chemische Reaktion, die das Gold in der Cyanidlösung löst.

• Gegenstromwäsche zur Fest-Flüssig-Trennung : Nach dem Laugungsprozess besteht die resultierende Suspension aus festen Rückständen und einer flüssigen Phase, der sogenannten Goldlösung, die gelöstes Gold enthält. Zur Trennung dieser beiden Komponenten werden in einer Gegenstromwäscheanlage mehrere Eindicker oder Filter eingesetzt. Verfahren wie die kontinuierliche Gegenstromdekantierung (CCD) oder die kontinuierliche Gegenstromfiltration (CCF) werden angewendet, um möglichst viel der goldhaltigen Lösung zurückzugewinnen und gleichzeitig den Goldverlust durch die festen Rückstände zu minimieren.

• Reinigung der Laugungsflüssigkeit und Desoxidation : Die aus der Fest-Flüssig-Trennung gewonnene Laugungslösung kann Verunreinigungen und gelösten Sauerstoff enthalten. Reinigungsprozesse werden durchgeführt, um suspendierte Feststoffe und andere Verunreinigungen zu entfernen, die den nachfolgenden Goldgewinnungsprozess beeinträchtigen könnten. Die Desoxidation ist ebenso wichtig, da Sauerstoff die Reoxidation der Goldcyanidverbindung verursachen und somit die Effektivität des nachfolgenden Zinkaustauschprozesses verringern kann.

• Zinkpulver- (oder Zinkseiden-)Verdrängung und Beizen : Zinkpulver oder Zinkseide wird der gereinigten und desoxidierten Goldlösung zugesetzt. Zink ist reaktiver als Gold und verdrängt daher das Gold aus der während des Laugungsprozesses entstandenen Verbindung. Dies führt zur Bildung eines festen Niederschlags, der Gold und Zink enthält und gemeinhin als Goldschlamm bezeichnet wird. Nach der Verdrängungsreaktion wird der Goldschlamm üblicherweise mit einer Säurelösung behandelt, um überschüssiges Zink und andere Verunreinigungen zu entfernen.

• Schmelzen von Goldbarren : Im letzten Schritt der Cyanidlaugung mit Zinkersatz wird der Goldschlamm zu reinen Goldbarren geschmolzen. Der Goldschlamm wird in einem Ofen bei hohen Temperaturen geschmolzen und durch mehrere Raffinationsschritte von den verbleibenden Verunreinigungen befreit, wodurch hochreine Goldbarren entstehen.

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

• Vorbereitung des Laugungsmaterials : Ähnlich wie beim Cyanidlaugungsverfahren mit Zinkersatz besteht der erste Schritt darin, das Erz für die Laugung vorzubereiten. Dies erfordert die Zerkleinerung des Erzes auf eine geeignete Partikelgröße durch Brechen und Mahlen.

• Rührlaugung und Gegenstrom-Kohlenstoffadsorption : Beim Carbon-in-Pulp-Verfahren (CIP) erfolgt zunächst die Cyanidlaugung in einer Reihe von Rührtanks. Sobald sich das Gold in der Lösung gelöst hat, wird Aktivkohle zur Pulpe hinzugegeben. Aktivkohle besitzt eine hohe Affinität zum Gold-Cyanid-Komplex und adsorbiert das gelöste Gold an ihrer Oberfläche. Beim Carbon-in-Leach-Verfahren (CIL) wird die Aktivkohle gleichzeitig mit der Cyanidlösung in den Laugungstank gegeben, sodass Laugung und Adsorption gleichzeitig ablaufen. Sowohl beim CIP- als auch beim CIL-Verfahren wird ein Gegenstrom von Kohlenstoff und Pulpe aufrechterhalten, um die Menge des vom Kohlenstoff adsorbierten Goldes zu maximieren.

• Desorption von goldbeladenem Kohlenstoff : Nach der Adsorption muss der goldbeladene Kohlenstoff von der Pulpe abgetrennt werden. Anschließend wird das Gold mithilfe einer heißen Natronlauge-Cyanid-Lösung vom Kohlenstoff entfernt. Diese Lösung spaltet die Bindung zwischen der Gold-Cyanid-Verbindung und dem Kohlenstoff, wodurch das Gold wieder in Lösung geht.

• Elektrolyse : Die aus der Desorption gewonnene goldreiche Lösung wird einer Elektrolyse unterzogen. Dabei wird ein elektrischer Strom durch die Lösung geleitet. Dies bewirkt die Reduktion der Goldionen und deren Abscheidung an einer Kathode, wodurch ein fester Goldniederschlag entsteht, der weiter raffiniert werden kann.

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

• Kohlenstoffregeneration : Der verbrauchte Kohlenstoff kann nach der Desorption des Goldes regeneriert und wiederverwendet werden. Dazu wird er einer Hochtemperaturbehandlung unterzogen, um adsorbierte Verunreinigungen zu entfernen und seine Fähigkeit zur Goldadsorption wiederherzustellen.

4. Vergleich von CIP- und CIL-Prozessen

• Prozessdauer : Im Allgemeinen dauert das CIP-Verfahren insgesamt länger als das CIL-Verfahren. Dies liegt daran, dass bei CIP die Laugung und Adsorption separate Vorgänge sind. Da bei CIL Laugung und Adsorption gleichzeitig ablaufen, kann der gesamte Prozess in kürzerer Zeit abgeschlossen werden. Allerdings erfordert das CIL-Verfahren eine komplexere Steuerung, da beide Prozesse parallel stattfinden.

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

• Metallrückstand und Goldgehalt in der Lösung : Beim CIP-Verfahren verbleibt eine signifikante Menge Metall im System (Metallrückstand), das sich relativ gleichmäßig zwischen Aktivkohle und Lösung verteilt. Beim CIL-Verfahren wird der größte Teil des Metalls an der Aktivkohle adsorbiert. 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 aufgefüllt wird. Beim CIP-Verfahren hingegen handelt es sich um einen einstufigen Adsorptionsprozess mit begrenzter Auffüllung 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.