Dans ce processus, le charbon actif n'extrait pas directement l'or métallique des particules de minerai, mais adsorbe plutôt les complexes contenant de l'or déjà présents dans la solution. Les recherches montrent que depuis les années 1970, l'adsorption sur charbon actif est devenue une méthode industrielle importante pour récupérer l'or à partir de solutions de cyanure contenant de l'or, avec ses principaux avantages, notamment une efficacité d'adsorption élevée, une large disponibilité de matières premières, une technologie mature et une facilité de recyclage.
Dans la production actuelle, le charbon actif pour la récupération de l'or est principalement utilisé dans les trois processus suivants :
Carbone en pâte (CIP);
Carbone dans la lixiviation (CIL);
Carbone en colonne (CIC).
Le taux d'adsorption, la capacité de chargement d'or, la résistance mécanique et la résistance à l'abrasion du charbon actif affectent directement le taux de récupération de l'or, la perte de carbone et le coût d'exploitation global de l'usine.
Pourquoi le charbon actif peut-il être utilisé pour le recyclage de l’or ?
Dans les processus courants de lixiviation de l’or, l’or contenu dans le minerai pénètre dans la solution et forme des complexes stables contenant de l’or. En prenant comme exemple la lixiviation traditionnelle du cyanure, l’or existe généralement dans la solution de lixiviation sous forme d’ions dicyanate, à savoir Au(CN)2−.Sa réaction simplifiée peut être exprimée comme suit : 4Au+8CN−+O2+2H2O→4Au(CN)2−+4OH−
Le charbon granulaire activé, après traitement d'activation, possède une structure de pores bien développée et une grande surface interne, lui permettant d'adsorber et d'enrichir les complexes d'or à partir de solutions contenant de l'or à faible concentration. Par rapport au traitement direct de grandes quantités de lixiviat à faible concentration, la concentration de l’or sur une petite quantité de charbon actif avant la désorption et l’électrodéposition permet de réduire l’ampleur des traitements ultérieurs.
Pourquoi la plupart des clients choisissent-ils le charbon actif de coquille de noix de coco pour le raffinage de l’or ?
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Le charbon actif utilisé dans la récupération de l'or peut être préparé à partir de matières premières contenant du carbone telles que le charbon, le bois et les coques de noix de coco. Cependant, les systèmes industriels CIP, CIL et CIC donnent généralement la priorité à la résistance mécanique, à la résistance à l'abrasion et à la stabilité de la taille des particules du charbon actif.
Le charbon actif de coque de noix de coco présente les caractéristiques suivantes :
Haute résistance mécanique
Le charbon actif est soumis à des frottements et à des impacts continus dans les cuves de mélange, les équipements de criblage, les canalisations de transport et les systèmes de régénération. Le charbon actif à haute résistance est moins sujet à la casse, ce qui contribue à réduire le risque de perte de poudre de carbone chargée d'or avec les résidus.
Structure des pores bien développée
Une distribution appropriée de la taille des pores facilite l'entrée des complexes contenant de l'or à l'intérieur du charbon actif, où ils sont adsorbés et enrichis à la surface des pores.
Bonne résistance à l'abrasion
Un faible taux d'abrasion réduit la génération de carbone fin, réduisant ainsi la charge de criblage et la perte de carbone.
Taille des particules relativement uniforme
Une distribution granulométrique stable aide à maintenir la stabilité des processus d’écoulement du lisier, de criblage et de transfert de carbone.
Capacité de désorption, de régénération et de réutilisation
Après désorption, le charbon actif chargé en or peut être partiellement régénéré par régénération thermique et renvoyé dans la boucle d'adsorption pour une utilisation continue.
Les fournisseurs de charbon actif pour le recyclage de l’or considèrent généralement une dureté élevée, une faible abrasion, une faible teneur en particules feuilletées, une taille de particule stable et une bonne cinétique d’adsorption de l’or comme caractéristiques de performance clés du charbon actif aurifère en coquille de noix de coco.
Les principaux procédés d'utilisation du charbon actif dans le raffinage de l'or
1. Processus Carbone-In-Pulse (CIP)
CIP signifie « Carbone dans la Pulpe ».Dans le processus CIP, la boue subit d'abord une lixiviation de l'or, puis entre dans une boucle de charbon actif composée de plusieurs réservoirs d'adsorption. La boue lessivée contient de l'or dissous. Du charbon actif granulaire est ajouté aux réservoirs d'adsorption, provoquant le transfert du complexe d'or de la phase liquide à la surface et aux pores internes du charbon actif.
La boue s'écoule généralement séquentiellement à travers les réservoirs d'adsorption dans une direction, tandis que le charbon actif se déplace dans la direction opposée, étape par étape. Cette opération à contre-courant facilite le contact entre du charbon actif frais ou faiblement chargé en or et la boue d'extrémité de faible concentration, tout en permettant simultanément au charbon actif fortement chargé en or d'entrer en contact avec la boue à concentration plus élevée, améliorant ainsi la force motrice d'adsorption et l'utilisation du charbon actif.
Les principales caractéristiques du CIP comprennent :
• La lixiviation et l'adsorption sur charbon actif sont réalisées par étapes ;
• Contrôle de processus relativement clair ;
• Facilité d'optimisation des conditions de lixiviation et d'adsorption séparément ;
• Exigences élevées en matière de résistance à l'usure et de stabilité granulométrique du charbon actif.
2. Carbone en lixiviation (CIL)
CIL est l'abréviation de « Carbon in Leach », communément appelé processus de lixiviation du carbone.Contrairement au CIP, le CIL combine la lixiviation de l’or et l’adsorption sur charbon actif dans le même réservoir. L'or contenu dans le minerai pénètre dans la solution tout en étant adsorbé par le charbon actif, permettant ainsi aux processus de lixiviation et d'adsorption de se produire simultanément.
Les principales fonctionnalités de CIL comprennent :
• Lessivage et adsorption simultanés ;
• Flux de processus relativement compact ;
• Capacité à réduire rapidement la concentration d'or dans la solution, maintenant ainsi la force motrice pour une lixiviation ultérieure ;
Avantages potentiels lors du traitement de minerais présentant des caractéristiques de « vol d'or ».
Le « vol d'or » fait référence à la réadsorption de l'or dissous sur la surface du minerai par des substances carbonées naturelles ou d'autres composants adsorbants présents dans le minerai, entraînant une perte d'or avec les résidus. Dans le procédé CIL, le charbon actif spécialisé peut rivaliser avec ces adsorbants naturels pour les complexes contenant de l'or, réduisant ainsi l'impact du vol d'or. Cependant, l’efficacité réelle dépend toujours des propriétés du minerai et de la conception globale du procédé. (sciencedirect.com)
3. Carbone en colonne (CIC)
CIC signifie « Carbon in Column », communément appelé adsorption sur colonne de carbone ou adsorption sur charbon actif de type colonne.CIC traite principalement des solutions aurifères claires, plutôt que des boues mixtes solide-liquide. La solution aurifère passe à travers une colonne d’adsorption remplie de charbon actif granulaire ; l'or est piégé dans le charbon actif et la solution traitée à faible teneur en or est évacuée de la colonne.
CIC est couramment utilisé pour :
•Lixiviation en tas de solutions précieuses aurifères ;
•Récupération de solutions aurifères claires;
•Traitement des solutions de lixiviation des minerais à faible teneur ;
•Récupération de l'or à partir de certains résidus ou solutions en circulation.
Étant donné que la solution doit passer de manière stable à travers le lit de charbon, les systèmes CIC nécessitent une attention particulière à la taille des particules de charbon actif, à la chute de pression du lit, à la teneur en poussière, à la résistance mécanique et aux conditions hydrauliques.
Processus complet de recyclage de l'or au charbon actif
Un processus typique de récupération de l’or au charbon actif comprend généralement les étapes suivantes :
Concassage et broyage du minerai → Prétraitement → Lixiviation de l'or → Adsorption sur charbon actif → Criblage du charbon chargé en or → Lavage à l'acide → Désorption → Extraction électrolytique → Fusion → Régénération du charbon actif → Retour au système d'adsorption
1. Concassage et broyage
Tout d’abord, le minerai aurifère est concassé et broyé jusqu’à obtenir une taille de particule appropriée pour la lixiviation, exposant ainsi autant d’or que possible dans le minéral. La taille des particules du minerai affecte le taux de lixiviation, la consommation de réactifs et le débit de la boue.Pour les minerais d'or réfractaires, le broyage conventionnel à lui seul peut ne pas suffire à libérer l'or, et des processus de prétraitement tels que le grillage oxydatif, l'oxydation sous pression, la bio-oxydation ou le broyage ultrafin peuvent être nécessaires.
2. Lessivage de l’or
Dans des conditions contrôlées, l’or contenu dans le minerai est converti en complexes aurifères solubles, formant une solution aurifère ou une boue aurifère.L'efficacité de la lixiviation est affectée par les facteurs suivants :
État de l'occurrence de l'or ;
Taille des particules du minerai ;
Concentration pulpaire ;
Conditions rédox ;
pH et concentration de l'agent de lixiviation ;
Cuivre, soufre et autres minéraux consommables ;
Matière carbonée naturelle dans le minerai.
3. Adsorption sur charbon actif
Une fois que la solution ou la boue aurifère entre en contact avec le charbon actif granulaire, le complexe d'or migre vers la surface externe du charbon actif, puis se diffuse à travers les pores jusqu'à l'intérieur du charbon actif et est adsorbé.Les systèmes industriels CIP et CIL ne fonctionnent généralement pas au véritable équilibre d’adsorption, c’est pourquoi le taux d’adsorption est particulièrement important. Des études indiquent que l'amélioration de la cinétique d'adsorption permet à plus d'or de pénétrer dans le charbon actif dans le même laps de temps, réduisant ainsi le nombre d'étapes d'adsorption, réduisant la taille de l'équipement ou augmentant les niveaux de charge en or.
4. Séparation du charbon actif chargé d’or
Le charbon actif après adsorption de l’or est appelé « charbon chargé d’or ». Ce carbone chargé d'or est séparé de la boue ou de la solution à l'aide d'un équipement de criblage, puis transporté vers le système de traitement ultérieur.Si la résistance du charbon actif est insuffisante, une grande quantité de carbone fin sera générée lors de l'agitation et du transport. Ces fines particules de carbone chargées d’or peuvent traverser le tamis et pénétrer dans les résidus, provoquant une perte directe d’or. Par conséquent, la résistance à l’usure affecte non seulement la quantité de charbon actif consommée, mais affecte également directement le taux de récupération de l’or.
5. Lavage à l'acide
Lors d'un fonctionnement à long terme, le carbone chargé en or peut adsorber ou déposer des sels de calcium, des sels de magnésium, des carbonates et d'autres substances inorganiques, obstruant ainsi certains pores. L’objectif principal du lavage acide est d’éliminer ces dépôts inorganiques, créant ainsi les conditions d’une désorption et d’une régénération ultérieures.Le processus spécifique de lavage à l'acide doit être déterminé en fonction de la qualité de l'eau de mine, du type de tartre, des matériaux de l'équipement et de la conception du processus, et doit être utilisé par des professionnels qualifiés.
6. Désorption de l’or
La désorption, également connue sous le nom d'élution, vise à transférer l'or du charbon actif chargé d'or vers une solution plus petite et plus concentrée.Les systèmes de désorption industriels courants comprennent le procédé Zadra et le procédé AARL. Une usine de désorption complète comprend généralement des unités de lavage acide, de désorption, de traitement des liqueurs riches, de déshydratation du charbon actif et de régénération.
7. Extraction électrolytique et fusion
La solution aurifère à haute concentration obtenue par désorption entre dans le système d’extraction électrolytique, où l’or se dépose sur le matériau cathodique, formant une boue aurifère. Après nettoyage, séchage et fusion, la boue aurifère peut être utilisée pour produire des lingots d’or alliés.
Cette étape complète l’enrichissement progressif de l’or du minerai et du lixiviat à faible concentration en produits métalliques à haute concentration.
8. Régénération du charbon actif : Des matières organiques, des sels inorganiques et d'autres contaminants peuvent encore rester à la surface et dans les pores du charbon actif désorbé. Une régénération thermique est généralement nécessaire pour restaurer sa capacité d'adsorption.
Après refroidissement, tamisage et élimination du charbon fin, le charbon actif régénéré peut être renvoyé vers les circuits CIP, CIL ou CIC pour une utilisation continue. Une régénération adéquate peut prolonger la durée de vie du charbon actif, mais un contrôle inapproprié de la température, de l'atmosphère et du temps de séjour peut endommager la structure des pores ou réduire la résistance mécanique. Des études montrent que le charbon actif utilisé sans régénération efficace peut présenter une capacité d’adsorption de l’or inférieure en raison de l’occupation des pores.
Pourquoi la qualité du charbon actif affecte-t-elle la rentabilité des mines d’or ?
L'or est un produit de grande valeur ; même une légère augmentation de la perte d’or par tonne de boue ou par mètre cube de solution peut avoir un impact économique significatif à long terme.Un charbon actif de qualité inégale peut provoquer :
• Diminution du taux d'adsorption de l'or ;
•Augmentation de la concentration en or dans les résidus d'adsorption ;
•Désactivation prématurée du charbon actif ;
•Perte de carbone fin chargé d'or avec les résidus ;
•Une reconstitution accrue du carbone ;
•Augmentation de la fréquence de désorption et de régénération ;
•Instabilité dans le fonctionnement des tamis, des pompes et des pipelines ;
•Augmentation des coûts unitaires de récupération de l'or pour l'usine.
Par conséquent, l’achat de charbon actif chargé en or ne doit pas être basé uniquement sur le prix à la tonne.
Le coût total du charbon actif comprend : coût d'achat + coût de perte de carbone + coût de désorption et de régénération + coût de maintenance des équipements + valeur de l'or non récupéré.
Un charbon actif moins cher avec un taux d’abrasion plus élevé peut finalement avoir un coût global plus élevé qu’un charbon actif retardateur d’or à haute résistance et aux performances stables.
Conclusion
Le charbon actif est un matériau adsorbant crucial dans les procédés hydrométallurgiques modernes de récupération de l'or, largement utilisé dans les procédés CIP (Carbon-in-Pulp), CIL (Carbon-in-Liquid) et CIC (Carbon-in-Column). Sa fonction principale est d'adsorber sélectivement les complexes contenant de l'or à partir de solutions ou de boues d'or à faible concentration, enrichissant l'or sur le carbone chargé d'or, créant ainsi les conditions d'un lavage acide, d'une désorption, d'une extraction électrolytique et d'une fusion ultérieurs.Un charbon actif approprié pour le raffinage de l’or doit non seulement posséder une capacité d’adsorption élevée, mais également présenter une cinétique d’adsorption rapide, une bonne résistance mécanique, un faible taux d’abrasion, une distribution granulométrique stable et une recyclabilité fiable. La comparaison de la valeur de l'iode, de la surface spécifique ou du prix d'achat ne peut à elle seule évaluer pleinement la valeur réelle du charbon actif producteur d'or.
Ce n'est qu'en combinant du charbon actif de haute qualité pour la récupération de l'or avec une conception rationnelle des processus et une gestion standardisée de la sécurité et de l'environnement que la perte de carbone fin et d'or peut être réduite, le taux de récupération par adsorption amélioré et les coûts d'exploitation globaux de la production d'or réduits.
