Optimierung und Innovation des Goldextraktionsprozesses aus Goldminen

一  Differenzierte Design- und Technologieauswahl für CIL- und CIP-Prozesse

Obwohl sowohl CIL- (Carbon-in-Leach) als auch CIP-Prozesse (Carbon-in-Pulp) Verfahren zur Goldextraktion durch Aktivkohleadsorption sind, unterscheiden sie sich erheblich in Bezug auf Prozessdesign, Betriebslogik und anwendbare Szenarien: 

Unterscheidungsmechanismen: CIL reduziert gleichzeitig die flüssige Goldkonzentration durch Auslaugung und Adsorption und treibt die Kinetik der Cyanidierungsreaktion an. CIP optimiert die Auslaugungs- und Adsorptionsbedingungen Schritt für Schritt, um Störungen durch Verunreinigungen zu reduzieren, aber der Prozess ist komplexer.

二  Haupteinflüsse der Kinetik der Aktivkohleadsorption auf die Goldgewinnung

Die Adsorptionseffizienz von Aktivkohle für den Goldcyanidkomplex (Au(CN)₂⁻) wird sowohl durch die Porenstruktur als auch durch chemische Modifizierung bestimmt. Die wichtigsten Parameter sind wie folgt:

1. Adsorptionskinetisches Modell

• Diffusionskontrollierte Phase: Au(CN)₂⁻ wandert durch Mikroporen (<2 nm) and mesopores (2-50 nm). The diffusion rate is positively correlated with the pore distribution (BET surface area>1000 m²/g) zu Adsorptionsstellen.
• Chemische Adsorptionsphase: Sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen (wie Carboxyl- und phenolische Hydroxylgruppen) auf der Aktivkohleoberfläche koordinieren mit Au(CN)₂⁻, mit einer scheinbaren Aktivierungsenergie von 15-18 kJ/mol (im Labor gemessene Werte).

2. Optimierte Parameter

• Porenstruktur: Kokosnussschalenkohle mit einem Mikroporenverhältnis >70 % hat eine Goldadsorptionskapazität von 6-8 kg Au/t Kohle; Fruchtschalenkohle mit einem Mikroporenverhältnis <50 % hat eine Kapazität von nur 3-4 kg Au/t Kohle.
• Chemische Modifizierung: Salpetersäureoxidation kann den Gehalt an phenolischen Hydroxylgruppen um 30 % - 50 % erhöhen und die Goldadsorptionsrate um 40 % verbessern (Experimentelle Daten: Goldausbeute stieg von 90 % auf 99,1 %).
• Betriebsparameter: Bei einer Aufschlämmungskonzentration von 40 % - 45 % und einer Rührintensität von 200-400 U/min verkürzt sich die Adsorptionsgleichgewichtszeit auf 8-12 Stunden.

3. Industrielle Indikatoren:

Der Aktivkohleadsorptionskoeffizient (K-Wert) muss mit dem Erzgehalt übereinstimmen. Für Erze mit hohem Gehalt (Au >5 g/t) wird modifizierte Kokosnussschalenkohle mit einem K-Wert ≥30 empfohlen. Die Goldkonzentration in den Tailings kann auf 0,05-0,1 mg/L kontrolliert werden.

三  Vorbehandlungstechnologie für arsenhaltiges Golderz und Mechanismus zur Effizienzsteigerung

Arsenverbindungen (wie FeAsS), die Goldpartikel einkapseln, sind die Hauptursache für geringe Auslaugungsausbeuten. Vorbehandlungstechnologien setzen Gold durch Mineraldissoziation frei:

1. Röstoxidationsverfahren

• Prozessparameter: Zweistufiges Rösten (erste Stufe bei 650°C zur Entfernung von Arsen und zur Erzeugung von As₂O₃-Gas, zweite Stufe bei 800°C zur Entfernung von Schwefel und zur Erzeugung von porösem Fe₂O₃-Röstsand).
• Verifizierung: Nach dem Rösten eines arsenreichen Erzes (12 % As-Gehalt) stieg die Goldauslaugungsrate von 41 % auf 90,5 %, aber ein Rauchgasreinigungssystem (As₂O₃-Abscheidegrad >99 %) war erforderlich.

2. Druckoxidationsverfahren

• Saure Oxidation: Unter Bedingungen von 190°C und 2,0 MPa zersetzt sich Arsenopyrit in Fe₃⁺ und SO₄²⁻, wodurch Arsen in H₃AsO₃ umgewandelt wird, was die Goldauslaugungsrate auf 88 % - 95 % erhöht.
• Einschränkungen: Titanreaktoren kosten 30 Millionen US-Dollar pro 10.000 Tonnen Produktionskapazität, wodurch sie nur für groß angelegte Bergwerke geeignet sind.

3. Biooxidationsverfahren

• Mikrobielle Wirkung: Acidithiobacillus ferrooxidans katalysiert die Umwandlung von Fe²⁺ in Fe³⁺, löst die Arsenopyritbeschichtung auf und erreicht eine Arsenentfernungsrate von >90 %.
• Effizienzsteigerung: Biooxidation eines schwer zu behandelnden Golderzes (2,5 g/t Au, 8 % As) erhöhte die Cyanidauslaugungsrate von 25 % auf 92 %, und der Oxidationszyklus wurde auf 7 Tage optimiert (mit Zugabe eines Fe³⁺-Katalysators).

四  Großanwendung und technologische Durchbrüche bei der Biooxidationsvorbehandlung

Aufgrund seiner Umweltvorteile hat die Biooxidationstechnologie in bestimmten Szenarien eine kommerzielle Anwendung gefunden:

1. Anwendbare Grenzen

• Erztyp: Sulfid-eingekapseltes Golderz (As 1 % - 15 %), Mineraldissoziationsgrad <30 %.
• Umweltanforderungen: pH 1,0-1,5, Temperatur 35-45°C, Aufschlämmungskonzentration 10 % - 15 % (übermäßige Konzentration hemmt die Bakterienaktivität).

2. Typische Fallstudien

• Ein Bergwerk in Liaoning, China: Zweistufige Biooxidationsbehandlung von Konzentrat mit 15 % Arsen erreichte eine Goldauslaugungsrate von 92 % und eine Arsenverfestigungsrate >99 % (Herstellung von Skorodit FeAsO₄·2H₂O).
• Ein großes Bergwerk in Peru: Tägliche Verarbeitung von 2.000 Tonnen Erz mit 20 % Arsen, wodurch eine Schlackencyanidrückgewinnungsrate von >90 % und eine Reduzierung der Gesamtkosten um 30 % im Vergleich zum Rösten erreicht wurde.

3. Technische Engpässe und Durchbrüche

• Bakterienakklimatisierung: Arsentolerante Stämme (wie Leptospirillum ferriphilum) können bei As₃⁺-Konzentrationen von 15 g/L überleben und die Oxidationsraten um 25 % erhöhen.
•  Prozesskopplung: Das kombinierte Biooxidations + CIL-Verfahren kann Erze mit extrem niedrigem Gehalt (Au 0,8 g/t) verarbeiten und eine Gesamtausbeute von über 85 % erzielen.