Bei diesem Verfahren „extrahiert“ Aktivkohle metallisches Gold nicht direkt aus den Erzpartikeln, sondern adsorbiert vielmehr die bereits in der Lösung befindlichen goldhaltigen Komplexe. Untersuchungen zeigen, dass sich die Aktivkohleadsorption seit den 1970er Jahren zu einer wichtigen industriellen Methode zur Gewinnung von Gold aus goldhaltigen Cyanidlösungen entwickelt hat. Zu ihren Hauptvorteilen zählen eine hohe Adsorptionseffizienz, eine breite Verfügbarkeit von Rohstoffen, ausgereifte Technologie und ein einfaches Recycling.
In der tatsächlichen Produktion wird Aktivkohle zur Goldgewinnung hauptsächlich in den folgenden drei Prozessen verwendet:
Kohlenstoff-in-Pulp (CIP);
Carbon-in-Leach (CIL);
Carbon-in-Column (CIC).
Die Adsorptionsrate, die Goldbeladungskapazität, die mechanische Festigkeit und die Abriebfestigkeit von Aktivkohle wirken sich direkt auf die Goldgewinnungsrate, den Kohlenstoffverlust und die Gesamtbetriebskosten der Anlage aus.
Warum kann Aktivkohle für das Goldrecycling verwendet werden?
Bei herkömmlichen Goldlaugungsprozessen gelangt das im Erz enthaltene Gold in die Lösung und bildet stabile goldhaltige Komplexe. Am Beispiel der herkömmlichen Cyanidlaugung liegt Gold in der Laugungslösung normalerweise in Form von Dicyanat-Ionen vor, nämlich Au(CN)2−.Seine vereinfachte Reaktion kann ausgedrückt werden als:4Au+8CN−+O2+2H2O→4Au(CN)2−+4OH−
Aktivierter körniger Kohlenstoff besitzt nach der Aktivierungsbehandlung eine gut entwickelte Porenstruktur und eine große innere Oberfläche, wodurch er Goldkomplexe aus goldhaltigen Lösungen mit geringer Konzentration adsorbieren und anreichern kann. Im Vergleich zur direkten Behandlung großer Mengen niedrig konzentrierten Sickerwassers trägt die Konzentration des Goldes auf einer kleinen Menge Aktivkohle vor der Desorption und Elektroabscheidung dazu bei, den Umfang der nachfolgenden Behandlungen zu reduzieren.
Warum wählen die meisten Kunden Kokosnussschalen-Aktivkohle zur Goldraffinierung?
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Aktivkohle für die Goldgewinnung kann aus kohlenstoffhaltigen Rohstoffen wie Kohle, Holz und Kokosnussschalen hergestellt werden. Bei industriellen CIP-, CIL- und CIC-Systemen stehen jedoch in der Regel die mechanische Festigkeit, die Abriebfestigkeit und die Partikelgrößenstabilität der Aktivkohle im Vordergrund.
Aktivkohle aus Kokosnussschalen weist folgende Eigenschaften auf:
Hohe mechanische Festigkeit
Aktivkohle ist in Mischtanks, Siebanlagen, Förderleitungen und Regenerationssystemen ständiger Reibung und Stößen ausgesetzt. Hochfeste Aktivkohle ist weniger bruchanfällig und trägt so dazu bei, das Risiko zu verringern, dass goldhaltiges Kohlenstoffpulver mit den Rückständen verloren geht.
Gut entwickelte Porenstruktur
Eine geeignete Porengrößenverteilung erleichtert den Eintritt goldhaltiger Komplexe in das Innere der Aktivkohle, wo sie an der Porenoberfläche adsorbiert und angereichert werden.
Gute Abriebfestigkeit
Eine niedrige Abriebrate reduziert die Bildung von Feinkohle und senkt so die Siebbelastung und den Kohlenstoffverlust.
Relativ einheitliche Partikelgröße
Eine stabile Partikelgrößenverteilung trägt dazu bei, die Stabilität des Schlammflusses, der Siebung und der Kohlenstoffübertragungsprozesse aufrechtzuerhalten.
Desorptions-, Regenerations- und Wiederverwendungsfähigkeit
Nach der Desorption kann goldbeladene Aktivkohle durch thermische Regeneration teilweise regeneriert und zur weiteren Verwendung in den Adsorptionskreislauf zurückgeführt werden.
Anbieter von Aktivkohle für das Goldrecycling betrachten in der Regel eine hohe Härte, einen geringen Abrieb, einen geringen Gehalt an Flockenpartikeln, eine stabile Partikelgröße und eine gute Goldadsorptionskinetik als wichtige Leistungsmerkmale von goldhaltiger Aktivkohle aus Kokosnussschalen.
Die wichtigsten Prozesse für Aktivkohle bei der Goldraffination
1. Carbon-In-Pulse (CIP)-Prozess
CIP steht für „Carbon in Pulp“.Beim CIP-Prozess wird die Aufschlämmung zunächst einer Goldlaugung unterzogen und gelangt dann in einen Aktivkohlekreislauf, der aus mehreren Adsorptionstanks besteht. Die ausgelaugte Aufschlämmung enthält gelöstes Gold. Den Adsorptionstanks wird körnige Aktivkohle zugesetzt, wodurch der Goldkomplex von der flüssigen Phase auf die Oberfläche und die inneren Poren der Aktivkohle übergeht.
Die Gülle fließt typischerweise nacheinander in einer Richtung durch die Adsorptionstanks, während sich die Aktivkohle Schritt für Schritt in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Dieser Gegenstrombetrieb erleichtert den Kontakt zwischen frischer oder gering goldbeladener Aktivkohle und der niedrig konzentrierten Endaufschlämmung, während gleichzeitig hochgoldbeladene Aktivkohle mit der höher konzentrierten Aufschlämmung in Kontakt kommt, wodurch die Adsorptionsantriebskraft und die Aktivkohleausnutzung verbessert werden.
Zu den Hauptmerkmalen von CIP gehören:
• Die Auslaugung und die Adsorption der Aktivkohle erfolgen stufenweise.
• Relativ klare Prozesskontrolle;
• Einfache getrennte Optimierung der Auslaugungs- und Adsorptionsbedingungen;
• Hohe Anforderungen an die Verschleißfestigkeit und Partikelgrößenstabilität der Aktivkohle.
2. Carbon-In-Leach (CIL)
CIL ist eine Abkürzung für „Carbon in Leach“, allgemein bekannt als Kohlenstoffauslaugungsprozess.Im Gegensatz zu CIP kombiniert CIL Goldlaugung und Aktivkohleadsorption im selben Tank. Das im Erz enthaltene Gold gelangt in die Lösung, während es von der Aktivkohle adsorbiert wird, sodass die Auslaugungs- und Adsorptionsprozesse gleichzeitig ablaufen können.
Zu den Hauptmerkmalen von CIL gehören:
• Gleichzeitige Auslaugung und Adsorption;
• Relativ kompakter Prozessablauf;
• Fähigkeit, die Goldkonzentration in der Lösung umgehend zu reduzieren und so die treibende Kraft für die weitere Laugung aufrechtzuerhalten;
Mögliche Vorteile bei der Verarbeitung von Erzen mit „Golddiebstahl“-Eigenschaften.
„Golddiebstahl“ bezieht sich auf die erneute Adsorption von gelöstem Gold auf der Erzoberfläche durch natürlich vorkommende kohlenstoffhaltige Substanzen oder andere adsorbierende Komponenten im Erz, was zu einem Goldverlust mit den Rückständen führt. Im CIL-Prozess kann spezielle Aktivkohle mit diesen natürlich vorkommenden Adsorbentien um goldhaltige Komplexe konkurrieren und so die Auswirkungen des Golddiebstahls verringern. Die tatsächliche Wirksamkeit hängt jedoch immer noch von den Erzeigenschaften und der gesamten Prozessgestaltung ab. (sciencedirect.com)
3. Kohlenstoff in der Säule (CIC)
CIC steht für „Carbon in Column“, allgemein bekannt als Kohlenstoffsäulenadsorption oder säulenartige Aktivkohleadsorption.CIC behandelt in erster Linie klare goldhaltige Lösungen und keine gemischten Feststoff-Flüssigkeits-Aufschlämmungen. Die goldhaltige Lösung durchläuft eine Adsorptionssäule, die mit Aktivkohlegranulat gefüllt ist. Das Gold wird in der Aktivkohle eingeschlossen und die behandelte Lösung mit niedrigem Goldgehalt wird aus der Säule abgelassen.
CIC wird häufig verwendet für:
•Haufenlaugung von goldhaltigen Edellösungen;
•Rückgewinnung klarer goldhaltiger Lösungen;
•Behandlung minderwertiger Erzlaugungslösungen;
•Goldgewinnung aus bestimmten Abraumhalden oder zirkulierenden Lösungen.
Da die Lösung das Kohlenstoffbett stabil passieren muss, erfordern CIC-Systeme besondere Aufmerksamkeit auf die Partikelgröße der Aktivkohle, den Druckabfall im Bett, den Staubgehalt, die mechanische Festigkeit und die hydraulischen Bedingungen.
Vollständiger Prozess des Recyclings von Aktivkohlegold
Ein typischer Aktivkohle-Goldgewinnungsprozess umfasst normalerweise die folgenden Schritte:
Erzzerkleinerung und -mahlung → Vorbehandlung → Goldlaugung → Aktivkohleadsorption → Goldbeladene Kohlenstoffsiebung → Säurewäsche → Desorption → Elektrogewinnung → Schmelzen → Aktivkohleregenerierung → Rückkehr zum Adsorptionssystem
1. Zerkleinern und Mahlen
Zunächst wird das goldhaltige Erz zerkleinert und auf eine für die Laugung geeignete Partikelgröße gemahlen, wodurch so viel Gold wie möglich im Mineral freigelegt wird. Die Größe der Erzpartikel beeinflusst die Auslaugungsrate, den Reagenzienverbrauch und den Schlammfluss.Bei feuerfesten Golderzen reicht das herkömmliche Mahlen allein möglicherweise nicht aus, um Gold freizusetzen, und es können Vorbehandlungsprozesse wie oxidatives Rösten, Druckoxidation, Biooxidation oder ultrafeine Mahlung erforderlich sein.
2. Goldauslaugung
Unter kontrollierten Bedingungen wird das Gold im Erz in lösliche goldhaltige Komplexe umgewandelt, wodurch eine goldhaltige Lösung oder eine goldhaltige Aufschlämmung entsteht.Die Effizienz der Auslaugung wird durch folgende Faktoren beeinflusst:
Zustand des Goldvorkommens;
Erzpartikelgröße;
Zellstoffkonzentration;
Redox-Bedingungen;
pH-Wert und Konzentration des Auslaugmittels;
Kupfer, Schwefel und andere verbrauchbare Mineralien;
Natürliches kohlenstoffhaltiges Material im Erz.
3. Aktivkohleadsorption
Nachdem die goldhaltige Lösung oder Aufschlämmung mit körniger Aktivkohle in Kontakt gekommen ist, wandert der Goldkomplex zur Außenfläche der Aktivkohle, diffundiert dann durch die Poren in das Innere der Aktivkohle und wird adsorbiert.Industrielle CIP- und CIL-Systeme arbeiten normalerweise nicht im echten Adsorptionsgleichgewicht, daher ist die Adsorptionsrate besonders wichtig. Studien deuten darauf hin, dass eine Verbesserung der Adsorptionskinetik es ermöglicht, dass mehr Gold im gleichen Zeitraum in die Aktivkohle gelangt, wodurch die Anzahl der Adsorptionsstufen verringert, die Gerätegröße verringert oder die Goldbeladung erhöht wird.
4. Trennung von goldbeladener Aktivkohle
Die Aktivkohle nach der Goldadsorption wird als „goldbeladene Kohle“ bezeichnet. Dieser mit Gold beladene Kohlenstoff wird mithilfe von Siebgeräten von der Aufschlämmung oder Lösung getrennt und dann zum nachfolgenden Verarbeitungssystem transportiert.Wenn die Stärke der Aktivkohle nicht ausreicht, entsteht beim Rühren und Transport eine große Menge feiner Kohlenstoff. Diese feinen, mit Gold beladenen Kohlenstoffpartikel können durch das Sieb gelangen und in die Rückstände gelangen, was zu einem direkten Goldverlust führt. Daher wirkt sich die Verschleißfestigkeit nicht nur auf die Menge der verbrauchten Aktivkohle aus, sondern wirkt sich auch direkt auf die Goldrückgewinnungsrate aus.
5. Säurewäsche
Während des Langzeitbetriebs kann goldbeladener Kohlenstoff Kalziumsalze, Magnesiumsalze, Karbonate und andere anorganische Substanzen adsorbieren oder ablagern und so einige Poren verstopfen. Der Hauptzweck der Säurewäsche besteht darin, diese anorganischen Ablagerungen zu entfernen und so Bedingungen für die anschließende Desorption und Regeneration zu schaffen.Der spezifische Säurewaschprozess sollte auf der Grundlage der Qualität des Grubenwassers, des Kalktyps, der Ausrüstungsmaterialien und des Prozessdesigns bestimmt werden und von qualifizierten Fachleuten durchgeführt werden.
6. Golddesorption
Ziel der Desorption, auch Elution genannt, ist die Übertragung von Gold aus der mit Gold beladenen Aktivkohle in eine kleinere, konzentriertere Lösung.Zu den gängigen industriellen Desorptionssystemen gehören das Zadra-Verfahren und das AARL-Verfahren. Eine komplette Desorptionsanlage besteht typischerweise aus Einheiten für Säurewäsche, Desorption, Behandlung von reichhaltiger Lauge, Aktivkohledehydratisierung und Regeneration.
7. Elektrogewinnung und Schmelzen
Die durch Desorption gewonnene hochkonzentrierte goldhaltige Lösung gelangt in das elektrolytische Gewinnungssystem, wo sich Gold auf dem Kathodenmaterial ablagert und goldhaltigen Schlamm bildet. Nach dem Reinigen, Trocknen und Schmelzen kann der goldhaltige Schlamm zur Herstellung von legierten Goldbarren verwendet werden.
In dieser Phase wird die schrittweise Anreicherung von Gold aus niedrig konzentriertem Erz und Sickerwasser zu hoch konzentrierten Metallprodukten abgeschlossen.
8. Aktivkohle-Regeneration: Organische Stoffe, anorganische Salze und andere Verunreinigungen können noch auf der Oberfläche und in den Poren der desorbierten Aktivkohle verbleiben. Zur Wiederherstellung der Adsorptionsfähigkeit ist in der Regel eine thermische Regeneration erforderlich.
Nach dem Abkühlen, Sieben und Entfernen von Feinkohle kann die regenerierte Aktivkohle zur weiteren Verwendung in die CIP-, CIL- oder CIC-Kreisläufe zurückgeführt werden. Eine ordnungsgemäße Regeneration kann die Lebensdauer von Aktivkohle verlängern, eine unsachgemäße Kontrolle von Temperatur, Atmosphäre und Verweilzeit kann jedoch die Porenstruktur beschädigen oder die mechanische Festigkeit verringern. Studien zeigen, dass Aktivkohle, die ohne wirksame Regeneration verwendet wird, aufgrund der Porenbelegung eine geringere Goldadsorptionskapazität aufweisen kann.
Warum beeinflusst die Qualität der Aktivkohle die Rentabilität von Goldminen?
Gold ist ein hochwertiges Produkt; Selbst ein geringfügiger Anstieg des Goldverlusts pro Tonne Schlamm oder pro Kubikmeter Lösung kann auf lange Sicht erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen haben.Aktivkohle unterschiedlicher Qualität kann Folgendes verursachen:
•Reduzierte Goldadsorptionsrate;
•Erhöhte Goldkonzentration in den Adsorptionsrückständen;
•Vorzeitige Deaktivierung der Aktivkohle;
•Verlust von goldhaltigem Feinkohlenstoff mit den Rückständen;
•Erhöhte Kohlenstoffauffüllung;
•Erhöhte Desorptions- und Regenerationsfrequenz;
•Instabilität beim Betrieb von Sieben, Pumpen und Rohrleitungen;
•Erhöhte Stückkosten für die Goldgewinnung in der Anlage.
Daher sollte sich der Kauf goldhaltiger Aktivkohle nicht ausschließlich am Preis pro Tonne orientieren.
Die Gesamtkosten für Aktivkohle umfassen: Anschaffungskosten + Kohlenstoffverlustkosten + Desorptions- und Regenerationskosten + Gerätewartungskosten + Wert des nicht gewonnenen Goldes.
Eine preisgünstigere Aktivkohle mit einer höheren Abriebrate kann letztendlich höhere Gesamtkosten verursachen als hochfeste goldhemmende Aktivkohle mit stabiler Leistung.
Fazit
Aktivkohle ist ein entscheidendes Adsorptionsmaterial in modernen hydrometallurgischen Goldgewinnungsprozessen und wird häufig in CIP- (Carbon-in-Pulp), CIL- (Carbon-in-Liquid) und CIC- (Carbon-in-Column) Prozessen eingesetzt. Seine Hauptfunktion besteht darin, goldhaltige Komplexe selektiv aus Goldlösungen oder -aufschlämmungen mit niedriger Konzentration zu adsorbieren, das Gold auf dem mit Gold beladenen Kohlenstoff anzureichern und so Bedingungen für die anschließende Säurewäsche, Desorption, Elektrogewinnung und Verhüttung zu schaffen.Eine geeignete Aktivkohle für die Goldraffination muss nicht nur über eine hohe Adsorptionskapazität verfügen, sondern auch eine schnelle Adsorptionskinetik, eine gute mechanische Festigkeit, eine niedrige Abrasionsrate, eine stabile Partikelgrößenverteilung und eine zuverlässige Recyclingfähigkeit aufweisen. Der Vergleich der Jodzahl, der spezifischen Oberfläche oder des Kaufpreises allein kann den tatsächlichen Wert der goldproduzierenden Aktivkohle nicht vollständig beurteilen.
Nur durch die Kombination hochwertiger Aktivkohle für die Goldrückgewinnung mit rationalem Prozessdesign und standardisiertem Sicherheits- und Umweltmanagement können der Verlust von Feinkohle und Gold reduziert, die Adsorptionsrückgewinnungsrate verbessert und die Gesamtbetriebskosten der Goldproduktion gesenkt werden.
