Bij dit proces "extraheert" actieve kool metallisch goud niet rechtstreeks uit de ertsdeeltjes, maar adsorbeert het eerder de goudbevattende complexen die zich al in de oplossing bevinden. Uit onderzoek blijkt dat adsorptie van actieve kool sinds de jaren zeventig een belangrijke industriële methode is geworden voor het terugwinnen van goud uit goudhoudende cyanideoplossingen, met als belangrijkste voordelen een hoge adsorptie-efficiëntie, ruime beschikbaarheid van grondstoffen, volwassen technologie en gemakkelijke recycling.
Bij de daadwerkelijke productie wordt actieve kool voor goudwinning voornamelijk gebruikt in de volgende drie processen:
Koolstof-in-pulp (CIP);
Koolstof-in-uitloog (CIL);
Koolstof-in-kolom (CIC).
De adsorptiesnelheid, het goudlaadvermogen, de mechanische sterkte en de slijtvastheid van actieve kool hebben rechtstreeks invloed op de goudterugwinningssnelheid, het koolstofverlies en de totale bedrijfskosten van de fabriek.
Waarom kan actieve kool worden gebruikt voor goudrecycling?
Bij gebruikelijke gouduitloogprocessen komt goud in het erts in de oplossing en vormt stabiele goudhoudende complexen. Als we de traditionele cyanide-uitloging als voorbeeld nemen, komt goud gewoonlijk in de uitloogoplossing voor als dicyanaationen, namelijk Au(CN)2−.De vereenvoudigde reactie kan worden uitgedrukt als: 4Au+8CN−+O2+2H2O→4Au(CN)2−+4OH−
Geactiveerde korrelige koolstof bezit, na activeringsbehandeling, een goed ontwikkelde poriënstructuur en een groot intern oppervlak, waardoor het goudcomplexen uit laaggeconcentreerde goudhoudende oplossingen kan adsorberen en verrijken. Vergeleken met de directe behandeling van grote hoeveelheden percolaat met een lage concentratie, helpt het concentreren van goud op een kleine hoeveelheid actieve kool vóór desorptie en elektrodepositie de schaal van daaropvolgende behandelingen te verkleinen.
Waarom kiezen de meeste klanten voor actieve kool uit kokosnootschalen voor het raffineren van goud?
.jpg)
Actieve kool die wordt gebruikt bij de goudwinning kan worden bereid uit koolstofhoudende grondstoffen zoals steenkool, hout en kokosnootschalen. Industriële CIP-, CIL- en CIC-systemen geven echter doorgaans prioriteit aan de mechanische sterkte, slijtvastheid en deeltjesgroottestabiliteit van de actieve kool.
Kokosnoot actieve kool heeft de volgende kenmerken:
Hoge mechanische sterkte
Actieve kool wordt onderworpen aan voortdurende wrijving en impact in mengtanks, zeefapparatuur, transportleidingen en regeneratiesystemen. Actieve kool met hoge sterkte is minder gevoelig voor breuk, waardoor het risico wordt verminderd dat met goud geladen koolstofpoeder verloren gaat met residuen.
Goed ontwikkelde poriestructuur
Een geschikte poriegrootteverdeling vergemakkelijkt het binnendringen van goudhoudende complexen in het inwendige van de actieve kool, waar ze worden geadsorbeerd en verrijkt op het porieoppervlak.
Goede slijtvastheid
Een lage schuursnelheid vermindert de vorming van fijne koolstof, waardoor de zeefbelasting en het koolstofverlies worden verminderd.
Relatief uniforme deeltjesgrootte
Een stabiele deeltjesgrootteverdeling helpt de stabiliteit van de slurrystroom, screening en koolstofoverdrachtprocessen te behouden.
Desorptie-, regeneratie- en hergebruikmogelijkheden
Na desorptie kan met goud beladen actieve kool gedeeltelijk worden geregenereerd door thermische regeneratie en worden teruggevoerd naar de adsorptielus voor voortgezet gebruik.
Leveranciers van actieve kool voor goudrecycling beschouwen doorgaans een hoge hardheid, lage slijtage, een laag gehalte aan schilferige deeltjes, een stabiele deeltjesgrootte en een goede goudadsorptiekinetiek als belangrijkste prestatiekenmerken van actieve kool die kokosnootgoud draagt.
De belangrijkste processen voor actieve kool bij de goudraffinage
1. Carbon-In-Pulse (CIP)-proces
CIP staat voor ‘koolstof in pulp’.Bij het CIP-proces ondergaat de slurry eerst gouduitloging en komt vervolgens in een actieve koollus terecht die bestaat uit meerdere adsorptietanks. De uitgeloogde slurry bevat opgelost goud. Er wordt korrelvormige actieve kool aan de adsorptietanks toegevoegd, waardoor het goudcomplex van de vloeibare fase naar het oppervlak en de interne poriën van de actieve kool wordt overgebracht.
De slurry stroomt doorgaans opeenvolgend door de adsorptietanks in één richting, terwijl de actieve kool stap voor stap in de tegenovergestelde richting beweegt. Deze tegenstroombewerking vergemakkelijkt het contact tussen verse of met laag goud beladen actieve kool en de staartslurry met een lage concentratie, terwijl tegelijkertijd mogelijk wordt gemaakt dat met hoog goud beladen actieve kool in contact komt met de slurry met een hogere concentratie, waardoor de adsorptie-aandrijvende kracht en het gebruik van actieve kool worden verbeterd.
De belangrijkste kenmerken van CIP zijn onder meer:
• Uitloging en adsorptie van actieve kool worden stapsgewijs uitgevoerd;
• Relatief duidelijke procesbeheersing;
• Gemakkelijk afzonderlijk te optimaliseren uitloog- en adsorptiecondities;
• Hoge eisen aan de slijtvastheid en deeltjesgroottestabiliteit van de actieve kool.
2. Koolstof-in-uitloog (CIL)
CIL is een afkorting voor "Carbon in Leach", algemeen bekend als het koolstofuitloogproces.In tegenstelling tot CIP combineert CIL gouduitloging en adsorptie van actieve kool in dezelfde tank. Goud in het erts komt de oplossing binnen terwijl het wordt geadsorbeerd door de actieve kool, waardoor de uitloog- en adsorptieprocessen tegelijkertijd kunnen plaatsvinden.
De belangrijkste kenmerken van CIL zijn onder meer:
• Gelijktijdige uitloging en adsorptie;
• Relatief compacte processtroom;
• Mogelijkheid om de goudconcentratie in de oplossing onmiddellijk te verlagen, waardoor de drijvende kracht voor verdere uitloging behouden blijft;
Potentiële voordelen bij de verwerking van ertsen met "goudstelende" kenmerken.
"Goudstelen" heeft betrekking op de heradsorptie van opgelost goud op het ertsoppervlak door van nature voorkomende koolstofhoudende stoffen of andere adsorberende componenten in het erts, resulterend in goudverlies met de residuen. In het CIL-proces kan gespecialiseerde actieve kool concurreren met deze natuurlijk voorkomende adsorbentia voor goudhoudende complexen, waardoor de impact van goudstelen wordt verminderd. De werkelijke effectiviteit hangt echter nog steeds af van de ertseigenschappen en het algehele procesontwerp. (sciencedirect.com)
3. Koolstof in kolom (CIC)
CIC staat voor "Carbon in Column", algemeen bekend als koolstofkolomadsorptie of kolomtype actieve kooladsorptie.CIC behandelt voornamelijk heldere goudhoudende oplossingen, in plaats van gemengde vaste en vloeibare slurries. De goudhoudende oplossing gaat door een adsorptiekolom gevuld met korrelige actieve kool; het goud wordt opgevangen in de actieve kool en de behandelde oplossing met een laag goudgehalte wordt uit de kolom afgevoerd.
CIC wordt vaak gebruikt voor:
•Het uitlogen van goudhoudende kostbare oplossingen;
•Herstel van heldere goudhoudende oplossingen;
•Behandeling van laagwaardige ertsuitloogoplossingen;
•Goudwinning uit bepaalde residuen of circulerende oplossingen.
Omdat de oplossing stabiel door het koolstofbed moet passeren, vereisen CIC-systemen bijzondere aandacht voor de deeltjesgrootte van actieve kool, beddrukval, stofgehalte, mechanische sterkte en hydraulische omstandigheden.
Compleet proces van recycling van actief koolgoud
Een typisch goudterugwinningsproces met actieve kool omvat gewoonlijk de volgende stappen:
Erts breken en malen → Voorbehandeling → Gouduitloging → Actieve kooladsorptie → Goudgeladen koolstofscreening → Zuurwassen → Desorptie → Elektrowinning → Smelten → Actieve koolregeneratie → Terugkeer naar het adsorptiesysteem
1. Breken en malen
Eerst wordt het goudhoudende erts vermalen en vermalen tot een deeltjesgrootte die geschikt is voor uitloging, waardoor zoveel mogelijk goud in het mineraal vrijkomt. De deeltjesgrootte van het erts beïnvloedt de uitloogsnelheid, het reagensverbruik en de slurrystroom.Voor vuurvaste goudertsen is conventioneel malen alleen mogelijk niet voldoende om goud vrij te geven, en kunnen voorbehandelingsprocessen zoals oxidatief roosten, oxidatie onder druk, bio-oxidatie of ultrafijn malen vereist zijn.
2. Gouduitloging
Onder gecontroleerde omstandigheden wordt het goud in het erts omgezet in oplosbare goudhoudende complexen, waardoor een goudhoudende oplossing of goudhoudende slurry ontstaat.De uitlogingsefficiëntie wordt beïnvloed door de volgende factoren:
Goudvoorkomenstatus;
Ertsdeeltjesgrootte;
Pulpconcentratie;
Redoxomstandigheden;
pH en concentratie uitloogmiddel;
Koper, zwavel en andere consumeerbare mineralen;
Natuurlijk koolstofhoudend materiaal in het erts.
3. Actieve kooladsorptie
Nadat de goudhoudende oplossing of slurry in contact is gekomen met korrelvormige actieve kool, migreert het goudcomplex naar het buitenoppervlak van de actieve kool, diffundeert vervolgens door de poriën naar het inwendige van de actieve kool en wordt geadsorbeerd.Industriële CIP- en CIL-systemen werken doorgaans niet bij een echt adsorptie-evenwicht, daarom is de adsorptiesnelheid bijzonder belangrijk. Studies tonen aan dat het verbeteren van de adsorptiekinetiek ervoor zorgt dat er binnen hetzelfde tijdsbestek meer goud in de actieve kool kan komen, waardoor het aantal adsorptiefasen wordt verminderd, de omvang van de apparatuur wordt verkleind of de goudbelading wordt verhoogd.
4. Met goud geladen actieve koolscheiding
De actieve kool na goudadsorptie wordt "met goud geladen koolstof" genoemd. Deze met goud beladen koolstof wordt met behulp van zeefapparatuur van de slurry of oplossing gescheiden en vervolgens naar het daaropvolgende verwerkingssysteem getransporteerd.Als de actieve koolsterkte onvoldoende is, zal tijdens het roeren en transport een grote hoeveelheid fijne koolstof worden gegenereerd. Deze fijne, met goud beladen koolstofdeeltjes kunnen door het scherm gaan en in de residuen terechtkomen, waardoor direct goudverlies ontstaat. Daarom heeft slijtvastheid niet alleen invloed op de hoeveelheid verbruikte actieve kool, maar ook rechtstreeks op de goudwinningssnelheid.
5. Zuur wassen
Tijdens langdurig gebruik kan met goud beladen koolstof calciumzouten, magnesiumzouten, carbonaten en andere anorganische stoffen adsorberen of afzetten, waardoor sommige poriën verstopt raken. Het belangrijkste doel van zuurwassen is het verwijderen van deze anorganische afzettingen, waardoor omstandigheden worden gecreëerd voor daaropvolgende desorptie en regeneratie.Het specifieke zuurwasproces moet worden bepaald op basis van de mijnwaterkwaliteit, het kalktype, de materialen van de apparatuur en het procesontwerp, en moet worden uitgevoerd door gekwalificeerde professionals.
6. Gouddesorptie
Desorptie, ook wel elutie genoemd, heeft tot doel goud van de met goud beladen actieve kool over te brengen naar een kleinere, meer geconcentreerde oplossing.Gebruikelijke industriële desorptiesystemen omvatten het Zadra-proces en het AARL-proces. Een complete desorptie-installatie bestaat doorgaans uit eenheden voor zuurwassen, desorptie, behandeling met rijke vloeistof, dehydratatie van actieve kool en regeneratie.
7. Elektrowinning en smelten
De hooggeconcentreerde goudhoudende oplossing die door desorptie wordt verkregen, komt het elektrowinningssysteem binnen, waar goud wordt afgezet op het kathodemateriaal, waardoor goudhoudende modder wordt gevormd. Na het reinigen, drogen en smelten kan de goudhoudende modder worden gebruikt om gelegeerde goudstaven te produceren.
Deze fase voltooit de geleidelijke verrijking van goud van erts en percolaat met een lage concentratie tot metaalproducten met een hoge concentratie.
8. Regeneratie van actieve kool: Organisch materiaal, anorganische zouten en andere verontreinigingen kunnen nog steeds op het oppervlak en in de poriën van de gedesorbeerde actieve kool achterblijven. Thermische regeneratie is meestal nodig om het adsorptievermogen te herstellen.
Na afkoelen, zeven en verwijderen van fijne koolstof kan de geregenereerde actieve kool worden teruggevoerd naar de CIP-, CIL- of CIC-circuits voor voortgezet gebruik. Een goede regeneratie kan de levensduur van actieve kool verlengen, maar een onjuiste controle van de temperatuur, de atmosfeer en de verblijftijd kan de poriënstructuur beschadigen of de mechanische sterkte verminderen. Studies tonen aan dat actieve kool die zonder effectieve regeneratie wordt gebruikt, een lagere goudadsorptiecapaciteit kan vertonen als gevolg van poriënbezetting.
Waarom beïnvloedt de kwaliteit van actieve kool de winstgevendheid van goudmijnen?
Goud is een product van hoge waarde; zelfs een kleine toename van het goudverlies per ton slurry of per kubieke meter oplossing kan op de lange termijn een aanzienlijke economische impact hebben.Actieve kool van inconsistente kwaliteit kan leiden tot:
•Verlaagde goudadsorptiesnelheid;
•Verhoogde goudconcentratie in de adsorptieresiduen;
•Voortijdige deactivering van actieve kool;
•Verlies van met goud beladen fijne koolstof door de residuen;
•Verhoogde koolstofaanvulling;
•Verhoogde desorptie- en regeneratiefrequentie;
•Instabiliteit in de werking van schermen, pompen en pijpleidingen;
•Verhoogde kosten voor het terugwinnen van goud per eenheid voor de fabriek.
Daarom mag de aankoop van met goud geladen actieve kool niet uitsluitend gebaseerd zijn op de prijs per ton.
De totale kosten van actieve kool omvatten: aankoopkosten + kosten voor koolstofverlies + desorptie- en regeneratiekosten + onderhoudskosten van apparatuur + waarde van niet-teruggewonnen goud.
Een goedkopere actieve kool met een hogere slijtagesnelheid kan uiteindelijk hogere totale kosten met zich meebrengen dan hoogwaardige, goudvertragende actieve kool met stabiele prestaties.
Conclusie
Actieve kool is een cruciaal adsorberend materiaal in moderne hydrometallurgische goudterugwinningsprocessen en wordt veel gebruikt in CIP (Carbon-in-Pulp), CIL (Carbon-in-Liquid) en CIC (Carbon-in-Column) processen. De kernfunctie ervan is het selectief adsorberen van goudhoudende complexen uit goudoplossingen of slurries met een lage concentratie, waardoor het goud wordt verrijkt met de met goud beladen koolstof, waardoor omstandigheden worden gecreëerd voor daaropvolgende zuurwassing, desorptie, elektrowinning en smelten.Een geschikte actieve kool voor de raffinage van goud moet niet alleen een hoog adsorptievermogen bezitten, maar ook een snelle adsorptiekinetiek, goede mechanische sterkte, lage afschuringssnelheid, stabiele deeltjesgrootteverdeling en betrouwbare recycleerbaarheid vertonen. Het vergelijken van de jodiumwaarde, het specifieke oppervlak of de aankoopprijs alleen kan de werkelijke waarde van goudproducerende actieve kool niet volledig beoordelen.
Alleen door actieve kool van hoge kwaliteit voor goudwinning te combineren met een rationeel procesontwerp en gestandaardiseerd veiligheids- en milieubeheer kan het verlies aan fijne koolstof en goud worden verminderd, de mate van adsorptieterugwinning worden verbeterd en de totale bedrijfskosten van de goudproductie worden verlaagd.
