Wie ein CIL- oder CIP-Laugungstank funktioniert: Sechs Teile, die über die Goldgewinnung entscheiden

In einem CIL-Laugungstank: Die sechs Teile, die über den Kohlenstoff-Gold-Kontakt entscheiden

Ein Carbon-in-Leach-Tank ist kein gerührter Topf, in den Kohlenstoff geworfen wird. Dabei handelt es sich um einen belüfteten, langsam laufenden Reaktor, in dem drei Ereignisse gleichzeitig im selben Kubikmeter Zellstoff stattfinden müssen: Zyanid löst Gold von der Erzoberfläche, gelöster Sauerstoff hält diese Auflösung in Bewegung und Aktivkohle adsorbiert den Gold-Zyanid-Komplex schnell genug, um die Gangmineralien zu besiegen, die ihn sonst stehlen würden. Jedes mechanische Detail innerhalb der Hülle sorgt dafür, dass diese drei Ereignisse zusammen stattfinden, und jedes einzelne davon kann der Grund dafür sein, dass eine Anlage ihr Erholungsziel verfehlt.

Die praktische Konsequenz ist einfach: Ein CIL-Tank wird aufgrund der Chemie dimensioniert, er versagt jedoch aufgrund der Mechanik. Wenn eine Anlage meldet, dass Kohlenstoff „kein Gold aufnimmt“, liegt die Ursache häufiger in einer Absetzzone, einem verstopften Sieb, einem verbogenen Schacht oder einer Luftleitung, die stillschweigend verstopft ist, als in einem Fehler im Erz oder in der Reagenziendosierung.

Wie Zellstoff durch einen CIL-Tankzug reist

Der Zellstoff gelangt in den ersten Tank, kaskadiert durch die Schwerkraft durch die Rinne in den zweiten und durchläuft dann sechs bis zwölf Tanks in Reihe. Die Gesamtretention in einem CIL-Kreislauf liegt normalerweise zwischen 20 und 30 Stunden, was ungefähr 3 bis 5 Stunden pro Tank entspricht. Die Kaskade funktioniert, weil die Tanks auf einem abgestuften Fundament mit 300 bis 500 mm freiem Fall zwischen den Stufen stehen; Wenn der Fall zu klein ist, staut sich das Fruchtfleisch, ist er zu groß, und Sie belüften die Rinne anstelle des Tanks.

Goldtenor in Lösung fällt entlang der Bahn steil ab, und die Form dieses Sturzes verrät Ihnen, ob der Kreislauf in Ordnung ist. Ein normales Profil sieht so aus:

Wenn Panzer 4 immer noch 3 mg/L führt, während Tank 6 2,5 mg/L führt, verrichtet das Ende des Zuges keine Arbeit und der Stromkreis hat einen Kurzschluss. Dieses Muster ist fast immer mechanisch: grobe Feststoffe, die um ein Sieb herumströmen, eine tote Zone unter einem schlecht platzierten Begasungsrohr oder Kohlenstoff, der sich nicht mehr zwischen den Stufen bewegt.

Kohlenstoff läuft in die andere Richtung. Frischer oder regenerierter Kohlenstoff wird dem letzten Tank hinzugefügt, durch Lufttransporte oder Transfers wird er alle 12 bis 24 Stunden eine Stufe stromaufwärts bewegt, und beladener Kohlenstoff wird mit 2.000 bis 7.000 g/t aus dem ersten Tank ausgewaschen, bevor er zur Elution gelangt. Da sich Kohlenstoff und Zellstoff in entgegengesetzte Richtungen bewegen, trifft der Kohlenstoff immer auf die reichste Lösung im Tank, wo der Goldgehalt am höchsten ist, und der frisch ausgelaugte Zellstoff trifft im letzten Tank auf den saubersten Kohlenstoff. Diese Gegenstromanordnung ist es, die es einem gut geführten Kreislauf ermöglicht, die Ausbeute bei frei vermahlenem Oxiderz auf über 92 bis 95 Prozent zu steigern.

Der Kohlenstoffbestand ist ebenso wichtig wie der Kohlenstoffgehalt. Bei einem typischen Zellstoffgehalt von 10 bis 25 g/L enthält ein Arbeitsvolumen von 100 m³ 1 bis 2,5 Tonnen Kohlenstoff pro Stufe, sodass ein Zug mit sechs Tanks 8 bis 15 Tonnen transportiert. Der Verlust einer halben Tonne pro Monat durch Screening-Ausfälle und Pumpenschäden ist ein fünfstelliger jährlicher Kostenfaktor, der in einem Wiederherstellungsbericht nie auftaucht.

CIP und CIL: Der gleiche Panzermantel, ein anderer Job

In einem CIP-Kreislauf ist die Auslaugung abgeschlossen, bevor der Kohlenstoff ankommt. Vier bis acht Laugungstanks mit Cyanid und Luft sorgen für die Auflösung, und die darauf folgenden Adsorptionstanks enthalten Kohlenstoff und sonst nichts. In einem CIL-Kreislauf befindet sich der Kohlenstoff in den Laugungstanks selbst, sodass Auflösung und Adsorption um dieselben Goldionen im selben Gefäß konkurrieren. Dieser einzige Unterschied bestimmt fast jede weitere Designentscheidung, von der Tankanzahl bis zum CO2-Verbrauch.

Beim Vergleich geht es nicht darum, welcher Prozess abstrakt besser ist. Es geht darum, wie schnell Ihr Erz Gold freisetzt und wie aggressiv Ihr Ganggestein versucht, es zurückzuerobern. Ein Erz, das in vier Stunden ausgelaugt wird, profitiert kaum von CIL und zahlt dafür durch Kohlenstoffabrieb; Ein Erz, das 30 Stunden benötigt, oder ein Erz, das kohlenstoffhaltiges Material enthält und Gold aus der Lösung adsorbiert, verliert in einem CIP-Kreislauf mehrere Prozentpunkte an Rückgewinnung, unabhängig davon, wie gut der Adsorptionsabschnitt betrieben wird.

Mischen, Luft und Sauerstoff: Die drei Inputs, die über die Wiederherstellung entscheiden

Bewegung muss innehalten, nicht nur rühren

Das klassische Ziel ist die gerade schwebende Geschwindigkeit, die Laufraddrehzahl, bei der kein Partikel länger als ein bis zwei Sekunden bewegungslos am Boden verweilt. Wenn man darunter läuft, bilden grobe Feststoffe ein Bett im Kegel und nehmen dabei Gold und Kohlenstoff mit. Wenn Sie weit darüber laufen, kaufen Sie nichts außer Wellenermüdung, höherer Leistungsaufnahme und mehr Kohlenstoffabrieb am Laufrad und an den Leitblechen. In der Praxis arbeiten die meisten CIL-Tanks mit der 1,1- bis 1,3-fachen Geschwindigkeit, die gerade angehalten wurde, was bei typischem Zellstoff mit 40 Prozent Feststoffgehalt bei 1 bis 3 kW pro m³ liegt.

Luft ist ein Reagenz mit einem Durchflussmesser

Bei der Cyanidlaugung wird Sauerstoff verbraucht, und Cyanid selbst wird bei abweichenden Bedingungen zu Cyanat oxidiert. Der am Tankauslass gemessene gelöste Sauerstoff sollte über 5 mg/L bleiben, und die meisten gut funktionierenden Kreisläufe zielen auf 6 bis 8 mg/L. Unterhalb von 4 mg/L nimmt die Auslaugungskinetik stark ab und der Kohlenstoff wartet einfach auf Gold, das nicht freigesetzt wird. Durch das Einblasen von Luft wird auch Cyanwasserstoff entfernt, wenn der pH-Wert sinken darf, so dass die pH-Kontrolle bei 10 bis 11 mit Kalk und ausreichend Sauerstoff gemeinsam und niemals getrennt durchgeführt wird.

Leitbleche und Begasungsposition bestimmen das Strömungsmuster

Ein direkt unter dem Laufrad sitzender Begaser sorgt für eine gute Gasverteilung, aber für einen schlechten Umsatz von oben nach unten. Ein in einem Saugrohr angebrachter Zerstäuber sorgt für eine starke Zirkulation, es besteht jedoch die Gefahr einer Gasblockierung, wenn die Luftrate zu hoch wird. Die zuverlässige Anordnung für einen Kohlenstofftank ist ein zentrales Saugrohr mit dem Zerstäuber darin, vier Leitbleche an der Wand und ein Abstand zwischen Laufrad und Boden vom 0,3- bis 0,5-fachen des Laufraddurchmessers.

Dimensionierung des Tanks: Zellstoffdichte, Verweilzeit und Arbeitsvolumen

Fast jeder Größenfehler in einem Laugungskreislauf ist auf eine Verwechslung des Schlammvolumens mit der Feststoffmenge zurückzuführen. Rechnen Sie die Zahlen in dieser Reihenfolge durch, und die Tankabmessungen ergeben sich mit wenig Raum für Argumente.

1. Nehmen Sie die Trockenmassezufuhr, zum Beispiel 500 t/Tag.
2. Dividieren Sie durch den Feststoffanteil nach Gewicht, zum Beispiel 40 Prozent, was 1.250 t/Tag Gülle ergibt.
3. Durch das spezifische Gewicht der Aufschlämmung dividieren, typischerweise 1,40 bis 1,50 bei dieser Dichte, was etwa 860 m³/Tag Zellstoff ergibt.
4. Mit der erforderlichen Verweilzeit multiplizieren, beispielsweise 24 Stunden, ergibt sich ein Arbeitsvolumen von 860 m³.
5. Teilen Sie durch die Anzahl der Stufen, zum Beispiel acht, was ungefähr 108 m³ pro Tank ergibt.
6. Fügen Sie 10 bis 15 Prozent Freibord über dem Fruchtfleischniveau und dem Kegelvolumen darunter hinzu.

Bei einem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser von 1,2 entsprechen diese 108 m³ Arbeitsvolumen einem Tank von etwa 4,8 m Durchmesser und einer geraden Seite von 5,8 m. Erhöhen Sie die gleiche Leistung auf 50 Prozent Feststoffe, sinkt das Schlammvolumen um etwa ein Fünftel, was wie eine Ersparnis aussieht, bis Sie feststellen, dass das Rührwerk jetzt deutlich mehr Drehmoment benötigt und der Kohlenstoff Schwierigkeiten hat, im schwereren Brei verteilt zu bleiben.

Zwei Faustregeln bewahren Ingenieure vor Ärger. Erstens: Konzipieren Sie die letzte Stufe nie für weniger als drei Stunden Retention; Der letzte Tank hat den niedrigsten Gold-Tenor und benötigt Zeit, um den Tail-Wert zu erreichen. Zweitens: Halten Sie das Verhältnis von Tankdurchmesser zu Laufraddurchmesser zwischen 2,5 und 3,5. Außerhalb dieses Bandes ist entweder das Laufrad zu klein, um das gesamte Volumen zu bewegen, oder der Tank ist zu schmal, um einen stabilen Zirkulationskreislauf aufzubauen.

Kohlenstoffmanagement im Tank

Aktivkohle ist das teuerste Verbrauchsmaterial im Kreislauf und kann am leichtesten beschädigt werden. Die Standardqualität für die Goldrückgewinnung ist Kohlenstoff aus Kokosnussschalen mit einer Maschenweite von 6×12, der hart genug ist, um Tausende von Transferzyklen zu überstehen, und schnell genug in der Kinetik ist, um ihn in wenigen Stunden zu laden. Die Konzentration im Fruchtfleisch liegt normalerweise zwischen 10 und 25 g/L. Höhere Konzentrationen verkürzen die Beladungszeit, erhöhen jedoch den Abrieb, die Siebbelastung und die durch die Elution zirkulierende Kohlenstoffmenge.

Das Laden entlang des Zuges folgt der gleichen Gegenstromlogik wie der Goldtenor, jedoch in umgekehrter Reihenfolge:

Drei Betriebsgewohnheiten schützen dieses Profil. Fördern Sie den Kohlenstoff so oft, dass keine einzelne Stufe mehr als etwa 1.500 g/t pro Zyklus beladen muss. Halten Sie die Zwischensiebe so sauber, dass die geplante Kohlenstoffkonzentration in jedem Tank tatsächlich der von Ihnen gemessenen Konzentration entspricht. Und waschen Sie den Kohlenstoff vor der Elution mit Säure, wenn Kalzium oder Ablagerungen vorhanden sind, da eine Karbonatkruste auf der Oberfläche die Poren weitaus wirksamer verstopft, als der Goldkomplex sie jemals füllt. Durch die Regeneration bei 650 bis 750 °C in einem Drehrohrofen wird der größte Teil der Aktivität wiederhergestellt, und Anlagen, die die Aktivität als Zahl und nicht als Gefühl erfassen, halten den Kohlenstoff normalerweise mehrere Jahre lang in Betrieb, bevor sie ihn ersetzen.

Betriebsparameterreferenz für CIL- und CIP-Tanks

Fehlerbehebung: Acht Fehler in echten Laugungstanks

• Schleifen im Kegel. Grobe Feststoffe setzen sich ab, weil die Geschwindigkeit an der Spitze nach einer Laufradtrimmung gesunken ist oder weil die Düse blockiert und den Luftauftrieb unterbrochen hat. Überprüfen Sie die Leistungsaufnahme anhand der Inbetriebnahme-Basislinie, bevor Sie die Erzmischung berühren.
• Kohlenstoff am Überlauf. Entweder hat das Rückhaltesieb ein Loch, der Zellstoffstand liegt über der Sieboberkante oder die Durchflussrate hat die Siebkapazität überschritten. Die Bildschirmöffnung ist in den meisten Fällen nicht das Problem; der Zellstoffgehalt beträgt.
• Kurzschluss. Der Zellstoff bewegt sich schneller vom Einlass zum Auslass als vorgesehen, weil Leitbleche fehlen oder Einlass und Auslass zu nahe beieinander liegen. Ein Tracer-Test klärt den Streit innerhalb eines Nachmittags.
• Kohlenstoffverschmutzung. Die Ladekapazität sinkt, obwohl frische Kohle hinzugefügt wird. Kalziumkarbonat, Gips und Öl aus dem Mühlenkreislauf verstopfen die Poren; Säurewaschen und eine strengere Ölkontrolle lösen das Problem.
• Sauerstoffmangel am Boden. Die Einblaslöcher sind mit Ablagerungen verstopft, weil die Luft nicht getrocknet ist oder der Ring in einer Zone mit langsamer Strömung sitzt. Der pro Stufe aufgezeichnete gelöste Sauerstoff legt dies offen, lange bevor die Erholung nachlässt.
• Überschüssige Feinanteile in Kohlenstoff. Der Abrieb steigt, wenn die Spitzengeschwindigkeit 5 m/s übersteigt, wenn der Kohlenstoff durch Kreiselpumpen anstelle von Lufthebern transportiert wird oder wenn der Kohlenstoff einfach zu weich für den Einsatz ist.
• Blendung des Bildschirms. Holzspäne, Fasern und grober Glimmer verschließen die Öffnungen. Das Waschen von Sieben mit einer Niederdruck-Wasserleitung bei jedem Vorlauf kostet Minuten und spart Arbeitsaufwand.
• Vibration und Wellenausfall. In der Regel kommt es nach einer Abschaltung zu einer Ansammlung von Feststoffen auf einer Laufradschaufel oder zu einem kritischen Drehzahlanstieg beim Anfahren. Das Meiste davon lässt sich vermeiden, indem man die Welle bei jedem Umbau auf Unrundheit überprüft.

Zwei davon verdienen besondere Erwähnung für Goldschaltungen. Beim Vorabbau von Erz besteht die halbe Miete darin, den Kohlenstoff mit dem gelösten Gold in Kontakt zu bringen, bevor die kohlenstoffhaltige Substanz dies tut. Daher sind die Mischungsintensität und die Kohlenstoffkonzentration des ersten Tanks wichtiger als alles andere stromabwärts. Bei der Renovierung und Erweiterung des Konzentrators auf den Salomon-Inseln, die der Aufrüstung der Goldgewinnung folgte, wurden die Aufbewahrungszeit und die Tankkonfiguration überarbeitet und nicht nur skaliert, da das Hinzufügen von Tankvolumen zu einem kurzschließenden Kreislauf die Kosten vervielfacht, ohne die Gewinnung zu vervielfachen.

Materialien und mechanische Details, die Ausfallzeiten verursachen

Die benetzte Seite eines Laugungstanks lebt in heißem, alkalischem, abrasivem, chloridhaltigem Zellstoff, und diese Kombination vermeidet die meisten Abkürzungen. Gehäuse aus Kohlenstoffstahl mit 3 bis 6 mm dicker Gummiauskleidung oder einem ordnungsgemäß aufgetragenen Epoxidharzsystem sind für die meisten Goldschaltkreise geeignet. Wenn der Chloridgehalt hoch ist oder das Erz mit Säurewäschen behandelt wird, ist Edelstahl 304 oder 316L über einen Zeitraum von zehn Jahren die günstigere Option, auch wenn die erste Rechnung höher ist.

Das Laufrad ist die Komponente, die über die Wartungskosten entscheidet. Gussteile mit hohem Chromgehalt halten auch in abrasivem Zellstoff gut, gummibeschichteter Stahl absorbiert Stöße von Fremdkörpern und 316L ist gegen aggressive Chemikalien beständig. Die Welle benötigt an der Stoffleitung eine Gummi- oder HDPE-Hülse, da dort die Korrosionsermüdung und die meisten Wellenausfälle beginnen. Getriebe sind normalerweise für das Anlaufdrehmoment bei vollem Tank mit abgesetzten Feststoffen dimensioniert; Ein Getriebe, das ausschließlich auf das Betriebsdrehmoment ausgelegt ist, ist ein Getriebe, das darauf wartet, bei der ersten Stromunterbrechung auszufallen.

Details, die auf einer Zeichnungssache vor Ort unbedeutend erscheinen. Ein Ablassventil, das groß genug ist, um den Tank in einer Schicht zu entleeren, ein Zugangsloch über der Stoffleitung, Hebeösen für die Laufradbaugruppe und eine Rinne mit abnehmbarer Abdeckung, damit ein verstopftes Sieb ohne Gerüst erreicht werden kann, fallen alle in diese Kategorie. Anlagen, die allein über den Preis einkaufen, entdecken diese Details meist schon beim ersten ungeplanten Stillstand.

Was Sie bei der Bestellung eines Laugungs- oder Adsorptionstanks angeben müssen

Eine klare Anfrage führt zu einem brauchbaren Angebot. Unklare Leute bekommen einen Tankmantel mit einem geschätzten Rührwerk, und die Schätzung ist immer konservativ, was bedeutet, dass es teuer ist.

1. Trockenfeststoffdurchsatz in Tonnen pro Tag sowie Auslegungs- und Maximalwerte.
2. Spezifisches Feststoffgewicht und angestrebter Zellstoffdichtebereich nach Gewicht.
3. Erforderliche Retentionszeit pro Stufe und Gesamtzahl der Stufen.
4. Partikelgrößenverteilung, insbesondere die Spitzengröße und der Feinanteil, die die gerade suspendierte Geschwindigkeit bestimmen.
5. Dosierungsbereiche für Cyanid und Kalk, pH-Fenster und Zielwert für gelösten Sauerstoff.
6. Kohlenstoffgröße, -konzentration und die bei der Elution erwartete Beladung.
7. Chemiebericht über Chloride, Sulfate und alle für den Kreislauf geplanten Säurewaschungen.
8. Layouteinschränkungen: verfügbare Grundfläche, Durchfahrtshöhe, Fundamenthöhe und erforderlicher Kaskadenabfall.
9. Spannung und Frequenz der Stromversorgung sowie Angabe, ob ein Frequenzumrichter vorgesehen ist.
10. Standortbedingungen, einschließlich Höhe, Umgebungstemperatur und seismische Klassifizierung.

Ein Punkt wird regelmäßig vergessen und ist regelmäßig teuer: die freie Cyanidkonzentration im Fruchtfleisch. Es ändert die Elastomerauswahl für Auskleidungen und Hülsen sowie die Empfehlung für die Kohlenstoffsorte. Ein weiterer Grund ist die beabsichtigte Wartungsstrategie. Eine Anlage, in der die Laufräder alle sechs Monate überprüft werden sollen, benötigt größere Mannlöcher und einen besseren Zugang als eine Anlage, die zwei Jahre lang ununterbrochen laufen soll.

Bei Kupfer-Gold- und Polymetallkreisläufen steht der Laugungstank selten alleine da. Das Kupfer-Gold-Pyrit-Projekt Anhui ist eine nützliche Referenz, da die Laugungs- und Adsorptionsstufen anhand eines Flotationskonzentrats und nicht anhand von Roherz dimensioniert werden mussten und die Zellstoffrheologie dieses Konzentrats die Auswahl des Laufrads stärker beeinflusste als der Hauptgehalt. Käufer, die Angebote vergleichen, sollten nach der spezifischen Mischungsberechnung hinter jedem Rührwerk fragen, nicht nur nach der Kilowattleistung.

Inbetriebnahme der Rennstrecke: Die ersten dreißig Tage

Bei der Inbetriebnahme einer Laugungsanlage geht es hauptsächlich um Wasser und Feststoffe, bevor es um Gold geht. Die Sequenz, die die meisten Frühschäden vermeidet, läuft wie folgt ab:

1. Führen Sie vor dem Verschließen einer Auskleidung einen Wassertest an jeder Schale und Spüle durch und prüfen Sie dann nach dem ersten warmen Tag erneut das Flanschdrehmoment.
2. Lassen Sie jeden Rührer vier Stunden lang in Wasser laufen und protokollieren Sie Vibration, Lagertemperatur und Motorstrom auf dem Auslegungsniveau.
3. Überprüfen Sie die Verteilung der Einblasluft, indem Sie das Siedemuster auf der Tankoberfläche beobachten, nicht durch Ablesen des Durchflussmessers.
4. Führen Sie Feststoffe in einer Menge von 15 bis 20 Prozent ein und erhöhen Sie die Dichte über mehrere Tage hinweg, wobei Sie den Kegeldruck und den Laufradstrom beobachten.
5. Fügen Sie Kohlenstoff erst hinzu, wenn die Zellstoffdichte stabil ist, und vergewissern Sie sich dann, dass die Siebe ihn auf dem vorgesehenen Durchfluss halten.
6. Legen Sie die Probenahmeroutine frühzeitig fest: Lösungsgehalt und freies Cyanid in jeder Phase, gelöster Sauerstoff an jedem Auslass, Kohlenstoffkonzentration in jedem Tank.
7. Notieren Sie die Grundvibrations- und Leistungswerte bei vorgesehenem Durchsatz. Jede spätere Wartungsentscheidung sollte an diesem Ausgangswert gemessen werden.

Der häufigste Inbetriebnahmefehler besteht darin, am ersten Tag mit voller Dichte zu beginnen. Abgesetzte Feststoffe aus einem Kaltstart können ein Laufrad innerhalb von Sekunden blockieren, und der daraus resultierende Wellenschaden verzögert den Hochlauf um Wochen.

Fragen, die Käufer am häufigsten stellen