Tehnici și metode de prelucrare a aurului din minereu
Prelucrarea minereului de aur este o serie de procese tehnice utilizate pentru a separa și purifica aurul din materialele de rocă care conțin minerale valoroase. Deoarece aurul nu se găsește, în general, într-o formă „pură” ușor accesibilă în natură, sunt necesare metode precise - de la prepararea minereului, separarea fizică, levigarea și rafinarea finală. Acest articol discută tehnici și metode comune de prelucrare a minereului de aur, împreună cu principiile lor de funcționare, avantajele și dezavantajele, precum și aspecte importante de siguranță și mediu.
1. Caracteristicile minereului de aur și importanța testării inițiale
Înainte de a alege o metodă de procesare, un pas crucial este înțelegerea caracteristicilor minereului. Minereul de aur poate fi:
– Minereuri oxidice (în general mai ușor de prelucrat).
– Minereuri sulfurate (adesea „refractare” deoarece aurul este prins în minerale sulfurate, cum ar fi pirita/arsenopirita).
– Minereu carbonic sau pre-robbing (carbonul natural absoarbe complexul aurifer, reducând astfel recuperarea).
– Placer/aluvial (granule de aur libere în nisip/pietriș de râu).
În practica industrială, testele metalurgice, cum ar fi analiza conținutului de aur (analiza prin foc), testele mineralogice (microscopie/XRD) și testele de levigare la scară de laborator, sunt efectuate pentru a estima recuperarea și a determina cea mai eficientă cale de proces.
2. Pregătirea minereului: Concasare și măcinare
Etapa inițială a prelucrării constă în reducerea dimensiunii minereului, astfel încât mineralele aurifere să fie eliberate de rocile impure.
1) Zdrobire
Minereul din mină este în general de dimensiuni mari, apoi este zdrobit folosind un concasor cu fălci sau un concasor cu con până la o dimensiune de câțiva centimetri.
2) Măcinare/frezare
După aceea, minereul este măcinat folosind o moară cu bile sau o moară SAG la o dimensiune mai fină (de exemplu, 80% trece peste 75–150 microni), în funcție de cerințele de eliberare.
Scopul nu este doar rafinarea materialului, ci atingerea dimensiunii optime. Un material prea grosier îngreunează îndepărtarea aurului, în timp ce un material prea fin crește consumul de reactivi și complică separarea solid-lichid.
3. Concentrarea gravitațională: Exploatarea diferențelor de greutate specifică
Dacă minereul conține aur liber relativ grosier, metoda gravitațională este foarte eficientă deoarece aurul are o greutate specifică mare.
Echipament comun:
– Cutie de ecluze (comună la scară mică/plaser).
– Concentrator spiralat.
– Masă vibrantă.
– Concentrator Knelson sau concentrator Falcon (concentrator centrifugal).
Avantajele metodei gravitaționale sunt relativ simplitatea sa, costurile de operare reduse și lipsa dependenței chimice. Dezavantajele includ ineficiența sa pentru aurul foarte fin sau aurul legat în minerale sulfurate.
4. Flotație: Concentrarea mineralelor aurifere
Pentru minereurile sulfurate, aurul este adesea asociat cu pirita, calcopirita sau arsenopirita. În aceste cazuri, flotația poate fi utilizată pentru a produce concentrate de sulfură de înaltă calitate, reducând volumul de material care necesită prelucrare ulterioară.
Principiul flotației:
– Particulele minerale sunt hidrofobizate cu ajutorul colectorilor (de exemplu, xantat).
– Se suflează aer astfel încât mineralele hidrofobe să se lipească de bule și să plutească sub formă de spumă (concentrat).
– Alte minerale rămân în celuloză sub formă de steril.
Produsele de flotație (concentratele) sunt de obicei prelucrate în continuare prin procese de levigare sau oxidare (în special pentru minereurile refractare).
5. Levigarea: Dizolvarea chimică a aurului
Levigarea este inima multor fabrici de aur moderne. Aurul eliberat este dizolvat într-un complex solubil și apoi recuperat.
a) Cianurare
Cea mai utilizată metodă industrială este levigarea cu cianură, deoarece este eficientă și selectivă pentru multe minereuri. Aurul formează complexe solubile în soluții de cianură în condiții de pH alcalin și prezența oxigenului.
Două configurații comune:
– CIL (Carbon-in-Leach - Carbon-in-Leach): cărbunele activ este plasat direct în rezervorul de levigare pentru a absorbi aurul dizolvat.
– CIP (Carbon-in-Pulp): mai întâi se face levigarea, apoi carbonizarea în etapa următoare.
Avantaje: recuperare ridicată pe minereuri adecvate și dovedită pe scară largă.
Provocare: necesită un control strict al parametrilor procesului și o gestionare sigură a deșeurilor.
b) Levigarea în grămezi
Pentru minereul de grad scăzut și permeabil, se utilizează levigarea în grămadă:
– Minereul este zdrobit, uneori aglomerat și apoi stivuit pe o placă etanșă.
– Soluția de levigare se toarnă (se udă) de sus.
– Soluția pregnantă este colectată mai jos și procesată pentru a recupera aurul.
Această metodă are costuri de capital mai mici decât instalațiile CIL/CIP, dar este de obicei mai lentă, iar recuperarea poate fi mai mică.
c) Alternative fără cianură (în funcție de fezabilitate)
Unele alternative care au fost cercetate/implementate sunt limitate:
– Levigarea cu tiosulfat (potențial de exploatare pre-excavare a minereului).
– Levigarea halogenurilor (clorură/bromură în anumite condiții).
Totuși, în general, aplicarea sa necesită un control al procesului mai complex și nu este la fel de comună ca cianurarea în multe mine.
6. Prelucrarea minereului refractar: oxidare înainte de levigare
Minereurile refractare sunt minereuri în care aurul este „blocat” în minerale sulfurate sau blocat de o matrice specifică, ceea ce face ca cianura să fie ineficientă fără pretratare. Metodele de pretratare includ:
1) Prăjire
Sulfurile sunt oxidate la temperaturi ridicate, ceea ce face ca aurul să fie mai expus. Este necesar controlul emisiilor (de exemplu, SO₂/As).
2) Oxidare sub presiune (POX)
Oxidare într-o autoclavă presurizată cu oxigen. Recuperarea poate fi mare, dar costurile de capital sunt mari.
3) Biooxidare (BIOX)
Utilizarea bacteriilor pentru oxidarea sulfurilor în condiții controlate. Este „mai rece” decât prăjirea, dar necesită timp de procesare și gestionarea bioreactorului.
După preoxidare, minereul/concentratul este levigat (de obicei cu cianură) pentru a dizolva aurul.
7. Recuperarea aurului din soluție: cărbune activ, rășină și precipitare
Odată ce aurul s-a dizolvat, următorul pas este scoaterea lui din soluție.
– Adsorbție pe cărbune activ (CIP/CIL): carbonul adsorbe complexul de aur. Carbonul este apoi eluat (stripat) folosind o soluție specială pentru a elibera aurul.
– Rășină în celuloză (RIP): rășina schimbătoare de ioni înlocuiește carbonul în anumite condiții, uneori fiind mai rezistentă la murdărire.
– Precipitarea cu zinc (Merrill–Crowe): soluția bogată este clarificată și dezoxigenată, iar apoi aurul este precipitat folosind pulbere de zinc. Această metodă este potrivită pentru soluții relativ curate.
Rezultatul final este de obicei un nămol/concentrat care este apoi topit în doré (un aliaj de aur-argint) înainte de a fi rafinat în continuare.
8. Topirea și rafinarea
Produsul recuperat (de exemplu, precipitatul de eluție sau Merrill-Crowe) este uscat și apoi topit folosind flux pentru a produce o bară de doré. Doré-ul este apoi purificat într-o rafinărie prin:
– Procese de electroliză (de exemplu, Wohlwill pentru aur de înaltă puritate).
– Procedeul Miller (folosind clor pentru separarea anumitor impurități).
Rafinarea produce aur de înaltă calitate (de exemplu, 99,99%), conform standardelor comerciale.
9. Managementul sterilului, apa de proces și aspectele de mediu
Prelucrarea aurului produce întotdeauna steril (solide rămase) și apă de proces, care trebuie gestionate în siguranță. Printre practicile comune se numără:
– Îngroșarea și depozitarea sterilului în ISF (instalație de depozitare a sterilului) cu proiectare geotehnică.
– Reciclarea apei procesate pentru a reduce consumul de apă.
– Detoxifierea reziduurilor de reactivi (de exemplu, reducerea reziduurilor de cianură prin anumite procese de oxidare, dacă este necesar).
– Monitorizarea calității apei, a stabilității iazurilor de decantare și a planurilor de închidere a minei.
Aspectele legate de sănătatea și securitatea în muncă (K3) sunt, de asemenea, importante: utilizarea reactivilor, controlul prafului, prevenirea expunerii la materiale periculoase și procedurile de urgență trebuie să facă parte din sistemul operațional.
10. Kesimpulan
Tehnicile și metodele de prelucrare a aurului din minereu depind în mare măsură de tipul de minereu, dimensiunea eliberată și caracteristicile mineralogice. Rutele comune de procesare includ concasare și măcinare, concentrare gravitațională și/sau flotație, levigare (adesea cianurare în CIL/CIP sau levigare în grămadă), recuperarea aurului din soluție și apoi topirea și rafinarea. Pentru minereurile refractare, sunt necesare etape de pre-oxidare, cum ar fi prăjirea, POX sau bio-oxidarea, pentru a extrage eficient aurul. Mai presus de toate, succesul prelucrării moderne a aurului este determinat și de implementarea unor controale stricte ale procesului, de o gestionare responsabilă a sterilului și a apei, precum și de un angajament față de siguranța ocupațională și protecția mediului.
Dacă doriți, pot adapta acest articol la un context la scară industrială (cu scheme de procesare și parametri generali) sau la o scară mică/medie (concentrându-mă mai mult pe concentrația gravitațională și practicile operaționale de bază) pentru a se potrivi nevoilor dumneavoastră.
