Ottimizzazione e innovazione del processo di estrazione dell'oro dalle miniere d'oro

一  Selezione differenziata di progettazione e tecnologia per i processi CIL e CIP

Sebbene entrambi i processi CIL (carbon-in-leach) e CIP (carbon-in-pulp) siano processi di estrazione dell'oro mediante adsorbimento su carbone attivo, differiscono significativamente nella progettazione del processo, nella logica operativa e negli scenari applicabili: 

Meccanismi di differenziazione: CIL riduce simultaneamente la concentrazione di oro liquido attraverso la lisciviazione e l'adsorbimento, guidando la cinetica della reazione di cianurazione. CIP ottimizza le condizioni di lisciviazione e adsorbimento passo dopo passo per ridurre l'interferenza delle impurità, ma il processo è più complesso.

二  Influenze chiave della cinetica di adsorbimento del carbone attivo sul recupero dell'oro

L'efficienza di adsorbimento del carbone attivo per il complesso oro-cianuro (Au(CN)₂⁻) è determinata sia dalla struttura dei pori che dalla modifica chimica. I parametri chiave sono i seguenti:

1. Modello cinetico di adsorbimento

• Fase controllata dalla diffusione: Au(CN)₂⁻ migra ai siti di adsorbimento attraverso i micropori (<2 nm) and mesopores (2-50 nm). The diffusion rate is positively correlated with the pore distribution (BET surface area>1000 m²/g).
• Fase di adsorbimento chimico: i gruppi funzionali contenenti ossigeno (come i gruppi carbossilici e idrossilici fenolici) sulla superficie del carbone attivo si coordinano con Au(CN)₂⁻, con un'energia di attivazione apparente di 15-18 kJ/mol (valori misurati in laboratorio).

2. Parametri ottimizzati

• Struttura dei pori: il carbone di guscio di cocco con un rapporto di micropori >70% ha una capacità di adsorbimento dell'oro di 6-8 kg Au/t di carbone; il carbone di guscio di frutta con un rapporto di micropori <50% ha una capacità di soli 3-4 kg Au/t di carbone.
• Modifica chimica: l'ossidazione con acido nitrico può aumentare il contenuto di idrossile fenolico del 30%-50%, migliorando il tasso di adsorbimento dell'oro del 40% (dati sperimentali: il recupero dell'oro è aumentato dal 90% al 99,1%).
• Parametri operativi: a una concentrazione di polpa del 40%-45% e un'intensità di agitazione di 200-400 rpm, il tempo di equilibrio di adsorbimento è ridotto a 8-12 ore.

3. Indicatori industriali:

Il coefficiente di adsorbimento del carbone attivo (valore K) deve corrispondere al grado del minerale. Per i minerali di alta qualità (Au >5 g/t), si raccomanda carbone di guscio di cocco modificato con un valore K ≥30. La concentrazione di oro nei residui può essere controllata a 0,05-0,1 mg/L.

三  Tecnologia di pretrattamento per minerale d'oro contenente arsenico e meccanismo di miglioramento dell'efficienza

I composti dell'arsenico (come FeAsS) che incapsulano le particelle d'oro sono la causa principale dei bassi rendimenti di lisciviazione. Le tecnologie di pretrattamento rilasciano l'oro attraverso la dissociazione minerale:

1. Metodo di ossidazione per arrostimento

• Parametri di processo: arrostimento a due stadi (primo stadio a 650°C per rimuovere l'arsenico e produrre gas As₂O₃, secondo stadio a 800°C per rimuovere lo zolfo e produrre sabbia arrostita porosa Fe₂O₃).
• Verifica: dopo l'arrostimento di un minerale ad alto contenuto di arsenico (12% di As), il tasso di lisciviazione dell'oro è aumentato dal 41% al 90,5%, ma era necessario un sistema di purificazione dei fumi (efficienza di cattura di As₂O₃ >99%).

2. Metodo di ossidazione pressurizzata

• Ossidazione acida: in condizioni di 190°C e 2,0 MPa, l'arsenopirite si decompone in Fe₃⁺ e SO₄²⁻, convertendo l'arsenico in H₃AsO₃, aumentando il tasso di lisciviazione dell'oro all'88%-95%.
• Limitazioni: i reattori in titanio costano 30 milioni di dollari per 10.000 tonnellate di capacità produttiva, rendendoli adatti solo per miniere su larga scala.

3. Metodo di bio-ossidazione

• Azione microbica: Acidithiobacillus ferrooxidans catalizza la conversione di Fe²⁺ in Fe³⁺, dissolvendo il rivestimento di arsenopirite e raggiungendo un tasso di rimozione dell'arsenico >90%.
• Miglioramento dell'efficienza: la bio-ossidazione di un minerale d'oro difficile da trattare (2,5 g/t Au, 8% As) ha aumentato il tasso di lisciviazione del cianuro dal 25% al 92% e il ciclo di ossidazione è stato ottimizzato a 7 giorni (con l'aggiunta di un catalizzatore Fe³⁺).

四  Applicazione su larga scala e scoperte tecnologiche nel pretrattamento di bio-ossidazione

Grazie ai suoi vantaggi ambientali, la tecnologia di bio-ossidazione ha raggiunto l'applicazione commerciale in scenari specifici:

1. Limiti applicabili

• Tipo di minerale: minerale d'oro incapsulato in solfuro (As 1%-15%), grado di dissociazione minerale <30%.
• Requisiti ambientali: pH 1,0-1,5, temperatura 35-45°C, concentrazione di polpa 10%-15% (una concentrazione eccessiva inibisce l'attività batterica).

2. Casi di studio tipici

• Una miniera d'oro a Liaoning, in Cina: trattamento di bio-ossidazione a due stadi di concentrato contenente il 15% di arsenico ha raggiunto un tasso di lisciviazione dell'oro del 92% e un tasso di solidificazione dell'arsenico >99% (producendo scorodite FeAsO₄·2H₂O).
• Una grande miniera in Perù: lavorazione giornaliera di 2.000 tonnellate di minerale contenente il 20% di arsenico, raggiungendo un tasso di recupero del cianuro dalle scorie >90% e una riduzione del 30% dei costi complessivi rispetto all'arrostimento.

3. Colli di bottiglia tecnici e scoperte

• Acclimatazione batterica: ceppi tolleranti all'arsenico (come Leptospirillum ferriphilum) possono sopravvivere a concentrazioni di As₃⁺ di 15 g/L, aumentando i tassi di ossidazione del 25%.
•  Accoppiamento del processo: il processo combinato di bio-ossidazione + CIL può trattare minerali a bassissimo tenore (Au 0,8 g/t), raggiungendo un tasso di recupero complessivo superiore all'85%.