In questo processo il carbone attivo non "estrae" direttamente l'oro metallico dalle particelle del minerale, bensì assorbe i complessi contenenti oro già presenti nella soluzione. La ricerca mostra che dagli anni ’70 l’adsorbimento con carbone attivo è diventato un importante metodo industriale per recuperare l’oro da soluzioni di cianuro contenenti oro, con i suoi principali vantaggi tra cui elevata efficienza di adsorbimento, ampia disponibilità di materie prime, tecnologia matura e facilità di riciclaggio.
Nella produzione vera e propria, il carbone attivo per il recupero dell'oro viene utilizzato principalmente nei seguenti tre processi:
Carbonio in polpa (CIP);
Carbonio in lisciviazione (CIL);
Carbonio in colonna (CIC).
Il tasso di adsorbimento, la capacità di carico dell'oro, la resistenza meccanica e la resistenza all'abrasione del carbone attivo influiscono direttamente sul tasso di recupero dell'oro, sulla perdita di carbonio e sul costo operativo complessivo dell'impianto.
Perché è possibile utilizzare il carbone attivo per il riciclaggio dell'oro?
Nei comuni processi di lisciviazione dell'oro, l'oro presente nel minerale entra nella soluzione e forma complessi contenenti oro stabili. Prendendo come esempio la tradizionale lisciviazione con cianuro, l’oro solitamente esiste nella soluzione di lisciviazione come ioni dicianato, vale a dire Au(CN)2−.La sua reazione semplificata può essere espressa come:4Au+8CN−+O2+2H2O→4Au(CN)2−+4OH−
Il carbone granulare attivo, dopo il trattamento di attivazione, possiede una struttura dei pori ben sviluppata e un'ampia superficie interna, che gli consente di adsorbire e arricchire i complessi d'oro da soluzioni contenenti oro a bassa concentrazione. Rispetto al trattamento diretto di grandi quantità di percolato a bassa concentrazione, concentrare l'oro su una piccola quantità di carbone attivo prima del desorbimento e dell'elettrodeposizione aiuta a ridurre la portata dei trattamenti successivi.
Perché la maggior parte dei clienti sceglie il carbone attivo del guscio di noce di cocco per la raffinazione dell'oro?
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Il carbone attivo utilizzato nel recupero dell'oro può essere preparato da materie prime contenenti carbonio come carbone, legno e gusci di cocco. Tuttavia, i sistemi CIP, CIL e CIC industriali in genere danno priorità alla resistenza meccanica, alla resistenza all'abrasione e alla stabilità delle dimensioni delle particelle del carbone attivo.
Il carbone attivo del guscio di noce di cocco ha le seguenti caratteristiche:
Elevata resistenza meccanica
Il carbone attivo è soggetto a continui attriti e urti nei serbatoi di miscelazione, nelle apparecchiature di vagliatura, nelle tubazioni di trasporto e nei sistemi di rigenerazione. Il carbone attivo ad alta resistenza è meno soggetto a rotture, contribuendo a ridurre il rischio che la polvere di carbone caricata con oro venga persa con gli sterili.
Struttura dei pori ben sviluppata
Un'adeguata distribuzione delle dimensioni dei pori facilita l'ingresso dei complessi contenenti oro all'interno del carbone attivo, dove vengono adsorbiti e arricchiti sulla superficie dei pori.
Buona resistenza all'abrasione
Un basso tasso di abrasione riduce la generazione di carbonio fine, diminuendo il carico di vagliatura e la perdita di carbonio.
Dimensione delle particelle relativamente uniforme
Una distribuzione stabile delle dimensioni delle particelle aiuta a mantenere la stabilità del flusso del liquame, della vagliatura e dei processi di trasferimento del carbonio.
Capacità di desorbimento, rigenerazione e riutilizzo
Dopo il desorbimento, il carbone attivo caricato con oro può essere parzialmente rigenerato attraverso la rigenerazione termica e reimmesso nel circuito di adsorbimento per un uso continuato.
I fornitori di carbone attivo per il riciclaggio dell'oro in genere considerano l'elevata durezza, la bassa abrasione, il basso contenuto di particelle scagliose, la dimensione stabile delle particelle e una buona cinetica di adsorbimento dell'oro come caratteristiche prestazionali chiave del carbone attivo contenente oro nel guscio di noce di cocco.
I principali processi del carbone attivo nella raffinazione dell'oro
1. Processo Carbon-In-Pulse (CIP).
CIP sta per "Carbonio nella polpa".Nel processo CIP, l'impasto liquido viene prima sottoposto alla lisciviazione dell'oro e quindi entra in un circuito di carbone attivo costituito da più serbatoi di adsorbimento. Il liquame lisciviato contiene oro disciolto. Il carbone attivo granulare viene aggiunto ai serbatoi di adsorbimento, provocando il trasferimento del complesso d'oro dalla fase liquida alla superficie e ai pori interni del carbone attivo.
L'impasto liquido tipicamente scorre in sequenza attraverso i serbatoi di adsorbimento in una direzione, mentre il carbone attivo si muove nella direzione opposta, fase dopo fase. Questa operazione in controcorrente facilita il contatto tra il carbone attivo fresco o a basso contenuto di oro e il liquame di coda a bassa concentrazione, consentendo contemporaneamente al carbone attivo ad alto contenuto di oro di entrare in contatto con il liquame a concentrazione più elevata, migliorando così la forza motrice di adsorbimento e l'utilizzo del carbone attivo.
Le caratteristiche principali del CIP includono:
• La lisciviazione e l'adsorbimento del carbone attivo vengono completati per fasi;
• Controllo del processo relativamente chiaro;
• Facile ottimizzazione delle condizioni di lisciviazione e adsorbimento separatamente;
• Elevati requisiti di resistenza all'usura e stabilità granulometrica del carbone attivo.
2. Carbonio nella lisciviazione (CIL)
CIL è l'abbreviazione di "Carbon in Leach", comunemente noto come processo di lisciviazione del carbonio.A differenza del CIP, il CIL combina la lisciviazione dell'oro e l'adsorbimento con carbone attivo nello stesso serbatoio. L'oro nel minerale entra nella soluzione mentre viene adsorbito dal carbone attivo, consentendo che i processi di lisciviazione e adsorbimento avvengano simultaneamente.
Le caratteristiche principali di CIL includono:
• lisciviazione e adsorbimento simultanei;
• Flusso di processo relativamente compatto;
• Capacità di ridurre tempestivamente la concentrazione di oro nella soluzione, mantenendo la forza trainante per un'ulteriore lisciviazione;
Potenziali vantaggi nella lavorazione di minerali con caratteristiche di "furto dell'oro".
Il "furto dell'oro" si riferisce al riassorbimento dell'oro disciolto sulla superficie del minerale da parte di sostanze carboniose presenti in natura o altri componenti adsorbenti nel minerale, con conseguente perdita di oro con gli sterili. Nel processo CIL, il carbone attivo specializzato può competere con questi adsorbenti naturali per i complessi contenenti oro, riducendo così l’impatto del furto dell’oro. Tuttavia, l’effettiva efficacia dipende ancora dalle proprietà del minerale e dalla progettazione complessiva del processo. (sciencedirect.com)
3. Carbonio in colonna (CIC)
CIC sta per "Carbon in Column", comunemente noto come adsorbimento su colonna di carbonio o adsorbimento su carbone attivo a colonna.Il CIC tratta principalmente soluzioni trasparenti aurifere, piuttosto che fanghi misti solido-liquido. La soluzione aurifera passa attraverso una colonna di adsorbimento impaccata con carbone attivo granulare; l'oro rimane intrappolato nel carbone attivo e la soluzione trattata a basso contenuto di oro viene scaricata dalla colonna.
Il CIC è comunemente usato per:
•Lisciviazione da cumuli di soluzioni preziose contenenti oro;
•Recupero di soluzioni aurifere chiare;
•Trattamento di soluzioni di lisciviazione di minerali a basso tenore;
•Recupero dell'oro da alcuni sterili o soluzioni circolanti.
Poiché la soluzione deve passare stabilmente attraverso il letto di carbone, i sistemi CIC richiedono particolare attenzione alla dimensione delle particelle di carbone attivo, alla caduta di pressione del letto, al contenuto di polvere, alla resistenza meccanica e alle condizioni idrauliche.
Processo completo di riciclaggio dell'oro con carbone attivo
Un tipico processo di recupero dell'oro a carbone attivo solitamente comprende i seguenti passaggi:
Frantumazione e macinazione del minerale → Pretrattamento → Lisciviazione dell'oro → Adsorbimento di carbone attivo → Vagliatura del carbone caricato con oro → Lavaggio acido → Desorbimento → Elettroestrazione → Fusione → Rigenerazione del carbone attivo → Ritorno al sistema di adsorbimento
1. Frantumazione e macinazione
Innanzitutto, il minerale contenente oro viene frantumato e macinato fino a ottenere una dimensione delle particelle adeguata per la lisciviazione, esponendo quanto più oro possibile all'interno del minerale. La dimensione delle particelle del minerale influisce sulla velocità di lisciviazione, sul consumo di reagenti e sul flusso del liquame.Per i minerali d'oro refrattari, la sola macinazione convenzionale potrebbe non essere sufficiente per rilasciare l'oro e potrebbero essere necessari processi di pretrattamento come la tostatura ossidativa, l'ossidazione pressurizzata, la biossidazione o la macinazione ultrafine.
2. Lisciviazione dell'oro
In condizioni controllate, l'oro nel minerale viene convertito in complessi auriferi solubili, formando una soluzione aurifera o un impasto auriferico.L’efficienza della lisciviazione è influenzata dai seguenti fattori:
Stato della presenza dell'oro;
Dimensione delle particelle del minerale;
Concentrazione della polpa;
Condizioni redox;
pH e concentrazione dell'agente lisciviante;
Rame, zolfo e altri minerali consumabili;
Materiale carbonioso naturale nel minerale.
3. Adsorbimento di carbone attivo
Dopo che la soluzione o l'impasto liquido contenente oro entra in contatto con il carbone attivo granulare, il complesso d'oro migra sulla superficie esterna del carbone attivo, quindi si diffonde attraverso i pori all'interno del carbone attivo e viene adsorbito.I sistemi CIP e CIL industriali in genere non funzionano al vero equilibrio di adsorbimento, pertanto il tasso di adsorbimento è particolarmente importante. Gli studi indicano che il miglioramento della cinetica di adsorbimento consente a una maggiore quantità di oro di entrare nel carbone attivo nello stesso arco di tempo, riducendo così il numero di fasi di adsorbimento, riducendo le dimensioni dell'apparecchiatura o aumentando i livelli di caricamento dell'oro.
4. Separazione del carbone attivo caricato con oro
Il carbone attivo dopo l'adsorbimento dell'oro è chiamato "carbone caricato con oro". Questo carbonio caricato con oro viene separato dall'impasto liquido o dalla soluzione mediante apparecchiature di vagliatura e quindi trasportato al successivo sistema di trattamento.Se la forza del carbone attivo è insufficiente, durante l'agitazione e il trasporto verrà generata una grande quantità di carbonio fine. Queste particelle fini di carbonio caricate d'oro possono passare attraverso lo schermo ed entrare negli sterili, causando una perdita diretta di oro. Pertanto, la resistenza all’usura non influisce solo sulla quantità di carbone attivo consumato, ma influisce anche direttamente sul tasso di recupero dell’oro.
5. Lavaggio acido
Durante il funzionamento a lungo termine, il carbonio caricato con oro può assorbire o depositare sali di calcio, sali di magnesio, carbonati e altre sostanze inorganiche, ostruendo alcuni pori. Lo scopo principale del lavaggio acido è quello di rimuovere questi depositi inorganici, creando le condizioni per il successivo desorbimento e rigenerazione.Lo specifico processo di lavaggio con acido deve essere determinato in base alla qualità dell'acqua di miniera, al tipo di incrostazione, ai materiali dell'attrezzatura e alla progettazione del processo e deve essere gestito da professionisti qualificati.
6. Desorbimento dell'oro
Il desorbimento, noto anche come eluizione, mira a trasferire l'oro dal carbone attivo caricato con oro a una soluzione più piccola e concentrata.I comuni sistemi di desorbimento industriale includono il processo Zadra e il processo AARL. Un impianto di desorbimento completo è tipicamente costituito da unità per il lavaggio acido, il desorbimento, il trattamento dei liquori ricchi, la disidratazione con carbone attivo e la rigenerazione.
7. Elettroestrazione e fusione
La soluzione aurifera ad alta concentrazione ottenuta dal desorbimento entra nel sistema di elettroestrazione, dove l'oro si deposita sul materiale catodico, formando fango aurifero. Dopo la pulizia, l'essiccazione e la fusione, il fango aurifero può essere utilizzato per produrre lingotti d'oro legati.
Questa fase completa il graduale arricchimento dell'oro da minerale e percolato a bassa concentrazione a prodotti metallici ad alta concentrazione.
8. Rigenerazione del carbone attivo: materia organica, sali inorganici e altri contaminanti possono ancora rimanere sulla superficie e nei pori del carbone attivo desorbito. La rigenerazione termica è solitamente necessaria per ripristinare la sua capacità di adsorbimento.
Dopo il raffreddamento, la setacciatura e la rimozione del carbone fine, il carbone attivo rigenerato può essere reimmesso nei circuiti CIP, CIL o CIC per un uso continuato. Una corretta rigenerazione può prolungare la vita del carbone attivo, ma un controllo improprio della temperatura, dell'atmosfera e del tempo di permanenza può danneggiare la struttura dei pori o ridurre la resistenza meccanica. Gli studi dimostrano che il carbone attivo utilizzato senza un’efficace rigenerazione può mostrare una minore capacità di assorbimento dell’oro a causa dell’occupazione dei pori.
Perché la qualità del carbone attivo influisce sulla redditività delle miniere d'oro?
L'oro è un prodotto di alto valore; anche un piccolo aumento nella perdita di oro per tonnellata di impasto liquido o per metro cubo di soluzione può avere un impatto economico significativo a lungo termine.Il carbone attivo di qualità incoerente può causare:
•Diminuzione del tasso di assorbimento dell'oro;
•Aumento della concentrazione di oro negli sterili di adsorbimento;
•Disattivazione prematura del carbone attivo;
•Perdita di carbonio fine caricato con oro con gli sterili;
•Maggiore rifornimento di carbonio;
•Maggiore frequenza di desorbimento e rigenerazione;
•Instabilità nel funzionamento di schermi, pompe e condutture;
•Aumento dei costi unitari di recupero dell'oro per l'impianto.
Pertanto, l’acquisto di carbone attivo caricato con oro non dovrebbe basarsi esclusivamente sul prezzo per tonnellata.
Il costo totale del carbone attivo comprende: costo di acquisto + costo di perdita di carbonio + costo di desorbimento e rigenerazione + costo di manutenzione dell'attrezzatura + valore dell'oro non recuperato.
Un carbone attivo a basso prezzo con un tasso di abrasione più elevato può in definitiva avere un costo complessivo più elevato rispetto al carbone attivo ritardante dell'oro ad alta resistenza con prestazioni stabili.
Conclusione
Il carbone attivo è un materiale adsorbente fondamentale nei moderni processi di recupero idrometallurgico dell'oro, ampiamente utilizzato nei processi CIP (Carbon-in-Pulp), CIL (Carbon-in-Liquid) e CIC (Carbon-in-Column). La sua funzione principale è quella di adsorbire selettivamente i complessi contenenti oro da soluzioni o fanghi d'oro a bassa concentrazione, arricchendo l'oro sul carbonio caricato con oro, creando così le condizioni per il successivo lavaggio acido, desorbimento, elettroestrazione e fusione.Un carbone attivo adatto per la raffinazione dell'oro non deve solo possedere un'elevata capacità di adsorbimento ma anche mostrare una rapida cinetica di adsorbimento, una buona resistenza meccanica, un basso tasso di abrasione, una distribuzione stabile delle dimensioni delle particelle e un'affidabile riciclabilità. Confrontando il valore dello iodio, la superficie specifica o il prezzo di acquisto da solo non è possibile valutare completamente il valore effettivo del carbone attivo per la produzione di oro.
Solo combinando carbone attivo di alta qualità per il recupero dell’oro con una progettazione razionale del processo e una gestione standardizzata della sicurezza e dell’ambiente è possibile ridurre la perdita di carbonio fine e oro, migliorare il tasso di recupero dell’adsorbimento e abbassare i costi operativi complessivi della produzione dell’oro.
