Wie können wir Gold mit Natriumcyanid zurückgewinnen?

Einführung

Die Goldgewinnung mit Natriumcyanid ist ein weit verbreitetes Verfahren im Bergbau und in der Edelmetallindustrie. Cyanid bildet mit Gold lösliche Komplexe, wodurch Gold aus verschiedenen Quellen wie minderwertigen Erzen, Abraumhalden und bestimmten Elektronikabfällen gewonnen werden kann. Aufgrund der hohen Toxizität von Cyanid muss dieses Verfahren jedoch mit äußerster Vorsicht und unter strikter Einhaltung der Sicherheits- und Umweltvorschriften durchgeführt werden.

Prinzip der Goldgewinnung mit Natriumcyanid

Gold kommt in der Natur häufig in Erzen vermischt mit anderen Mineralien vor. Gibt man Natriumcyanid zu goldhaltigem Erz, findet eine chemische Reaktion statt. In Gegenwart von Sauerstoff und Wasser reagiert Gold mit Cyanid zu einer löslichen Verbindung. Diese Reaktion löst das Gold in der Cyanidlösung und trennt es so von den anderen unlöslichen Mineralien im Erz.

Schritt-für-Schritt-Prozess

Erzvorbereitung

1. Zerkleinern und Mahlen : Im ersten Schritt wird das Erz verkleinert. Große Erzbrocken werden zunächst mit Brechern in kleinere Stücke zerkleinert. Anschließend wird das zerkleinerte Erz in Mühlen zu feinem Pulver vermahlen. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche des Erzes, was einen effizienteren Kontakt zwischen den goldhaltigen Partikeln und der Cyanidlösung ermöglicht. In einer typischen Goldmine wird das Erz beispielsweise im ersten Zerkleinerungsschritt auf eine Größe von unter 10 mm zerkleinert und anschließend im Mahlschritt so weit vermahlen, dass etwa 80 % der Partikel kleiner als 75 Mikrometer sind.

2. Vorbehandlung (falls erforderlich) : Enthält das Erz Sulfidminerale oder andere Verunreinigungen, die die Cyanidlaugung behindern könnten , ist eine Vorbehandlung notwendig. Beispielsweise kann Pyrit in größeren Mengen Sauerstoff und Cyanid verbrauchen und so die Goldgewinnung erschweren. In solchen Fällen kann das Erz geröstet oder biooxidiert werden. Beim Rösten wird das Erz an der Luft erhitzt, um die Sulfidminerale zu oxidieren. Die Biooxidation hingegen nutzt spezifische Bakterien, um die Sulfidminerale bei niedrigerer Temperatur umweltfreundlicher zu oxidieren.

Laugen

1. Herstellung der Cyanidlösung : Es wird eine verdünnte Natriumcyanidlösung hergestellt. Die Konzentration der Cyanidlösung liegt in der Regel zwischen 0.05 % und 0.2 % (w/v), abhängig von den Eigenschaften des Erzes und dem Goldgehalt. Häufig wird der Cyanidlösung Kalk zugesetzt, um den pH-Wert auf 10–11 einzustellen. Dieses alkalische Milieu verhindert die Bildung von giftigem Cyanwasserstoffgas und fördert die Goldauflösung.

2. Laugungsverfahren : Das gemahlene Erz wird in großen Tanks oder in einer Haufenlaugungsanlage mit der Cyanidlösung vermischt. Bei der Tanklaugung wird das Erz-Cyanid-Gemisch mechanisch oder durch Lufteinblasung gerührt, um einen guten Kontakt zwischen den goldhaltigen Partikeln und dem Cyanid zu gewährleisten und so die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Bei der Haufenlaugung, die sich besser für minderwertige Erze eignet, wird das zerkleinerte Erz auf eine undurchlässige Auskleidung geschüttet und die Cyanidlösung darüber gesprüht. Die Lösung sickert durch das Erz und löst dabei das Gold. Die Dauer des Laugungsprozesses kann je nach Erzart, Partikelgröße und Laugungsbedingungen zwischen einigen Stunden und mehreren Tagen variieren.

Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten

Nach dem Laugungsprozess besteht der entstehende Schlamm aus festen Rückständen (Tailings) und einer Lösung, die die Gold-Cyanid-Verbindung enthält. Die Trennung der festen und flüssigen Bestandteile ist entscheidend. Dies kann durch Methoden wie Filtration oder Sedimentation erreicht werden. Bei der Filtration wird der Schlamm durch Filtermedien wie Filtertücher oder Filterpressen geleitet. Die festen Rückstände bleiben auf dem Filter zurück, während die klare Lösung, die sogenannte Mutterlösung, die das gelöste Gold enthält, durchläuft. Bei der Sedimentation setzt sich die Feststoffpartikel aufgrund der Schwerkraft am Boden eines Tanks ab. Die überstehende Flüssigkeit, die Mutterlösung, kann anschließend vorsichtig abgegossen werden.

Goldgewinnung aus der Pregnant Solution

1. Zinkfällung (Merrill-Crowe-Verfahren) : Ein gängiges Verfahren zur Goldgewinnung aus der Lösung ist die Zinkfällung. Dabei werden Zinkstaub oder Zinkspäne zugegeben. Da Zink reaktionsfreudiger als Gold ist, verdrängt es das Gold aus der Goldcyanidverbindung. Das Gold fällt dann als Feststoff aus, zusammen mit einigen Verunreinigungen. Nach der Reaktion wird der Feststoff abfiltriert und weiterverarbeitet. Das so gewonnene goldhaltige Feststoff wird anschließend eingeschmolzen, um reines Gold zu erhalten.

2. Adsorption an Aktivkohle (Carbon-in-Pulp/CIP und Carbon-in-Leach/CIL) : Beim CIP-Verfahren wird der Suspension nach der Laugung Aktivkohle zugesetzt . Die Aktivkohle adsorbiert aufgrund ihrer großen Oberfläche die Gold-Cyanid-Verbindung aus der Lösung. Die so gebundene Verbindung wird anschließend durch Sieben von der Suspension abgetrennt. Beim CIL-Verfahren wird die Aktivkohle während des Laugungsprozesses selbst zugegeben. Die goldbeladene Kohle wird anschließend aus dem System entfernt. Das Gold kann mithilfe einer konzentrierten Cyanidlösung oder anderer Extraktionsmittel aus der Kohle extrahiert werden. Nach der Extraktion kann das Gold durch Verfahren wie Elektrolyse oder weitere Fällung aus der Extraktionslösung gewonnen werden.

Raffination

Das nach Fällung oder Adsorption gewonnene Gold ist in der Regel nicht rein und enthält Verunreinigungen anderer Metalle und Nichtmetalle. Um hochreines Gold (üblicherweise 99.9 % oder höher) zu erhalten, werden Raffinationsverfahren eingesetzt. Ein gängiges Raffinationsverfahren ist die elektrolytische Raffination. Dabei wird das unreine Gold als Anode in eine Elektrolysezelle eingesetzt, während eine Kathode aus reinem Gold verwendet wird. Ein geeigneter Elektrolyt, beispielsweise eine Goldchloridlösung, wird verwendet. Fließt elektrischer Strom durch die Zelle, löst sich das Gold in der Anode auf und lagert sich an der Kathode ab. Die Verunreinigungen verbleiben entweder im Elektrolyten oder bilden einen Schlamm am Boden der Zelle.

Sicherheits- und Umweltaspekte

1. Toxizität von Cyanid : Natriumcyanid ist extrem giftig. Einatmen, Verschlucken oder Hautkontakt mit Cyanid können tödlich sein. Alle Arbeiten mit Cyanid müssen in gut belüfteten Bereichen durchgeführt werden, und die Arbeiter müssen geeignete persönliche Schutzausrüstung tragen, einschließlich Atemschutzmasken, Handschuhen und Schutzkleidung. Notfallpläne für den Fall von Cyanid-Unfällen oder -Expositionen müssen vorhanden sein.

2. Umweltauswirkungen : Cyanid kann die Umwelt schädigen, wenn es nicht ordnungsgemäß entsorgt wird. Rückstände aus der Goldgewinnung können Cyanidreste enthalten. Diese Rückstände müssen in sicheren Auffangbecken gelagert werden, um ein Austreten von Cyanid in die Umwelt zu verhindern. Behandlungsverfahren wie chemische Oxidation oder biologischer Abbau können eingesetzt werden, um das Cyanid in den Rückständen vor deren Einleitung oder Entsorgung abzubauen. Darüber hinaus ist eine strenge Überwachung der Wasserquellen in der Nähe von Goldgewinnungsanlagen unerlässlich, um eine Cyanidbelastung auszuschließen.

Fazit

Die Verwendung von Natriumcyanid zur Goldgewinnung ist ein komplexer, aber effektiver Prozess. Er umfasst mehrere Schritte, von der Erzaufbereitung über die Goldgewinnung bis hin zur Raffination. Obwohl es eine hocheffiziente Methode zur Goldgewinnung aus verschiedenen Quellen bietet, müssen die damit verbundenen Sicherheits- und Umweltrisiken sorgfältig kontrolliert werden. Durch die Einhaltung ordnungsgemäßer Verfahren, den Einsatz geeigneter Technologien und die Einhaltung der Vorschriften kann die Goldgewinnungsindustrie weiterhin nachhaltig und verantwortungsvoll arbeiten.