Soluzione efficiente per l\'estrazione dell\'oro con il metodo di lisciviazione a carbone nei giacimenti auriferi di tipo Carlin | Tecniche professionali di lavorazione dei minerali a sostegno dello sviluppo dei giacimenti auriferi

I giacimenti auriferi di tipo Carlin sono i più rappresentativi tra i giacimenti difficili da trattare, nonché la tipologia che più facilmente induce i proprietari a "svalutare" il potenziale del giacimento. Il tenore analitico non è basso e il minerale appare normale, ma una volta avviata la lisciviazione con cianuro, il tasso di recupero si attesta solo al 30-40% — il motivo è uno solo:l\'oro è “oro invisibile”, incapsulato in particelle submicroscopiche e microscopiche all\'interno dei reticoli cristallini o delle fessure di solfuri quali la pirite e l\'arsenopite; la macinazione convenzionale non riesce a dissociarlo, il cianuro non riesce a entrare in contatto con l\'oro e, di conseguenza, il tasso di lisciviazione non può aumentare.Il processo di lisciviazione con carbone per i giacimenti auriferi di tipo Carlin non consiste nel macinare finemente il minerale per poi immetterlo direttamente nella vasca CIL, ma prevede una strategia combinata che comprende: «macinazione fine — arricchimento mediante flottazione — pretrattamento per aprire gli involucri — lisciviazione con carbone per l\'estrazione dell\'oro».Il presente articolo parte dalle caratteristiche del minerale dei giacimenti auriferi di tipo Carlin per illustrare chiaramente la logica di processo, la configurazione degli impianti e le modalità di implementazione dell\'estrazione con lisciviazione su carbone per un\'estrazione efficiente dell\'oro.

I. Perché nei giacimenti auriferi di tipo Carlin «la lisciviazione diretta non funziona»?

I giacimenti auriferi di tipo Carlin (giacimenti auriferi a grana fine) presentano quattro caratteristiche tipiche:

L\'oro è presente in forma non visibile. La granulometria dell\'oro è solitamente compresa tra il livello micrometrico e submicrometrico, non visibile a occhio nudo né al microscopio comune, ed è racchiusa nei reticoli cristallini o nelle fessure dei minerali solfuri auriferi, quali la pirite e l\'arsenopite. Anche con una macinazione convenzionale fino a -200 mesh, che rappresenta circa l\'80% del minerale, l\'oro non viene ancora liberato.

I minerali auriferi sono principalmente pirite e arsenopite. L\'oro è strettamente legato ai solfuri; la flottazione permette di arricchire i solfuri auriferi, ma l\'oro viene separato insieme ai solfuri.

Spesso sono presenti elementi interferenti quali arsenico, carbonio e antimonio. Nei minerali contenenti arsenico, l\'arsenico è associato all\'oro e l\'arsenopite consuma il cianuro; nei minerali contenenti carbonio, le sostanze carbonacee “sottraggono l\'oro”, adsorbendo i complessi cianurici dell\'oro già disciolti e causando un brusco calo del tasso di lisciviazione;nei minerali contenenti antimonio, l\'antimonite interferisce con la lisciviazione. Questa è la ragione principale per cui il tasso di lisciviazione dei giacimenti auriferi di tipo Karlin è solo del 20%–50%.

L\'alterazione del minerale è intensa e il contenuto di materiale argilloso può essere elevato. Sono comuni alterazioni di tipo silicizzazione e argillizzazione; il materiale argilloso influisce su tutte le fasi della macinazione, della flottazione e della lisciviazione.

Perché non è possibile procedere direttamente alla cianurazione del fango intero?In primo luogo, l\'oro è incapsulato e il cianuro non riesce a raggiungerlo; in secondo luogo, l\'arsenico, il carbonio e l\'antimonio consumano il cianuro o sequestrano l\'oro, con conseguente spreco totale dei reagenti. Pertanto, i giacimenti auriferi di tipo Carlin devono seguire il percorso «pretrattamento + cianurazione», dove la flottazione e la macinazione fine costituiscono le fasi preliminari del pretrattamento.

II. Logica di processo per l\'estrazione efficiente dell\'oro con il metodo CIL

La linea di processo raccomandata da GoldProcessingPlant per i giacimenti auriferi di tipo Carlin è: macinazione fine → arricchimento dei solfuri mediante flottazione → pretrattamento per liberare l\'oro incapsulato → estrazione dell\'oro con il metodo CIL (Carbon-in-Leach). Nello specifico, si articola in quattro fasi:

Prima fase: macinazione fine. I solfuri auriferi presenti nei giacimenti di tipo Carlin hanno una granulometria fine e richiedono una macinazione fine per consentire la completa dissociazione dei solfuri dalla roccia sterile e creare le condizioni per l\'arricchimento mediante flottazione.La finezza di macinazione viene determinata mediante prove e, solitamente, è maggiore rispetto a quella dei giacimenti auriferi rocciosi convenzionali (ad esempio, con una percentuale più elevata di particelle inferiori a -325 mesh); si adotta un processo di macinazione in due fasi, utilizzando un mulino a sfere a griglia seguito da un mulino a sfere a sfioro, in combinazione con un circuito chiuso di idrocicloni, per evitare la macinazione eccessiva e la formazione di fango.Lo scopo della macinazione fine è la “disociazione dei solfuri”, non la “disociazione diretta dell\'oro”.

Seconda fase: arricchimento mediante flottazione dei solfuri auriferi. Attraverso la flottazione, i solfuri auriferi quali la pirite e l\'arsenopite vengono arricchiti per ottenere un concentrato d\'oro, riducendo notevolmente il carico di lavoro delle successive fasi di pretrattamento——questo è il fattore chiave per l\'economicità del progetto minerario di tipo Karlin: il pretrattamento dell\'intero cumulo di minerale grezzo comporta costi estremamente elevati; effettuando prima la flottazione per “ridurre il volume” e trattando solo il concentrato, sia gli investimenti che il consumo di reagenti risultano controllabili.La flottazione adotta un processo «una fase grossolana, due fasi di raffinazione e due fasi di lavaggio» oppure «una fase grossolana, tre fasi di raffinazione e tre fasi di lavaggio»; nel caso di minerali contenenti arsenico è necessario inibire la galena o effettuare una flottazione separata del concentrato di oro-arsenico, mentre nei minerali contenenti carbonio è necessario inibire le sostanze carbonacee. Il tenore del concentrato di flottazione e il tasso di recupero dello zolfo influenzano direttamente l\'economicità del successivo pretrattamento.

Terza fase: il pretrattamento sblocca il minerale. Questo è il "punto cruciale" dei giacimenti auriferi di tipo Carlin. I metodi di pretrattamento includono: pretrattamento con reagenti proprietari, calcinazione, ossidazione sotto pressione, ossidazione biologica, ossidazione chimica, ecc.La scelta si basa sul contenuto di arsenico, carbonio e antimonio e sul loro stato di presenza, sul grado di incapsulamento dell\'oro, sulle dimensioni del progetto e sulle condizioni ambientali locali:

• Pretrattamento con agenti esclusivi: tramite un sistema di agenti personalizzato si passivano i composti carboniosi e si ossidano i solfuri incapsulati; il processo è relativamente semplice e richiede un investimento contenuto, adatto a minerali contenenti arsenico e carbonio di media difficoltà;
• Calcinazione: adatta a concentrati con elevato contenuto di arsenico e zolfo, ma richiede sistemi di produzione di acido dai fumi e di trattamento dell\'arsenico, con elevati requisiti ambientali;
• Ossidazione sotto pressione/ossidazione biologica: adatta a concentrati difficili da trattare con elevato grado di incapsulamento e alto tenore di arsenico; comporta costi di investimento e di esercizio elevati, ma garantisce un'incapsulamento completo.

L\'efficacia del pretrattamento determina direttamente il tasso di recupero nella successiva lisciviazione con carbone: se l\'incapsulamento non viene eliminato, qualsiasi ottimizzazione della lisciviazione con carbone risulterà inutile.

Quarta fase: estrazione dell\'oro mediante lisciviazione con carbone (CIL). Il materiale pretrattato (o concentrato) viene trasformato in poltiglia e immesso nel sistema CIL: nella vasca di lisciviazione si aggiungono cianuro e calce per regolare il pH a 10–11; durante la lisciviazione si procede all\'adsorbimento con carbone attivo (il carbone attivo viene aggiunto nell\'ultima vasca, si muove in controcorrente e entra in contatto con la poltiglia in senso opposto);il carbone caricato d\'oro viene separato mediante vagliatura, sottoposto a lavaggio acido, desorbimento elettrolitico e fusione del limo aurifero per ottenere oro in forma pura.Il processo CIL, che combina l\'estrazione e l\'adsorbimento in una sola fase, presenta un flusso compatto e un numero ridotto di vasche, rendendolo adatto a scenari in cui la velocità di lisciviazione è elevata dopo il pretrattamento dei giacimenti auriferi di tipo Carlin; se la velocità di lisciviazione è troppo lenta, è possibile optare per il processo CIP (Cyanide in-Circulation), che prevede prima la lisciviazione e poi l\'adsorbimento, garantendo un tempo di lisciviazione più adeguato.

III. Configurazione delle apparecchiature principali del processo di lisciviazione con carbone

Sezione di frantumazione e macinazione: frantumazione grossolana con frantoio a mascelle, frantumazione media-fine con frantoio a cono, macinazione in due fasi con mulino a sfere a griglia + mulino a sfere a trabocco, circuito chiuso con idrociclone/classificatore a spirale.In condizioni di macinazione fine, il consumo energetico e l\'abrasività sono elevati; è necessario potenziare la resistenza all\'usura delle parti a contatto con il fluido.

Sezione di flottazione: flottatori di tipo SF (autopompanti), XCF/KYF (a iniezione d\'aria, preferibili per impianti di grandi dimensioni), BF e JJF, in configurazione combinata per la selezione grossolana, la selezione intermedia e la selezione fine;sistemi di dosaggio di inibitori, aggrappanti e agenti schiumogeni; il regime di dosaggio per minerali contenenti arsenico e carbonio richiede una progettazione specifica.

Sezione di pretrattamento: configurazione in base al processo — per il pretrattamento chimico, vasche di reazione con agitatore e sistema di preparazione dei reagenti; per la calcinazione, forni di calcinazione e trattamento dei fumi; per l\'ossidazione a pressione, autoclavi; per l\'ossidazione biologica, vasche di reazione biologica. Questa sezione richiede materiali di alta qualità (resistenti agli acidi, alla corrosione e alla pressione) e necessita di soluzioni su misura.

Fase di adsorbimento con lisciviazione al carbone: vasche di lisciviazione (con agitazione e aerazione), vasche di lisciviazione al carbone ad alta efficienza a doppia girante, sistema di adsorbimento con carbone attivo, setaccio separatore di carbone, estrattore di carbone, pompa di estrazione del carbone.

Sezione di desorbimento, elettrolisi e fusione: colonne di desorbimento a temperatura e pressione ambiente o ad alta temperatura e alta pressione, celle elettrolitiche, forni di fusione dell\'oro, integrabili in unità skid-mounted.

Sezione di concentrazione e disidratazione: concentratore ad alta efficienza, filtro pressa a piastre e telaio (scarico a secco degli sterili, disidratazione del concentrato), vaglio di disidratazione.

Sistemi ausiliari: pompe per poltura di scorie, pompe per acqua pulita, sistema di ricircolo dell\'acqua, sistema di trattamento delle acque reflue contenenti cianuro, sistemi di distribuzione elettrica e di controllo; per i progetti all\'estero è possibile integrare gruppi elettrogeni a diesel.

GoldProcessingPlant dispone di due grandi stabilimenti di produzione di proprietà, situati nello Shandong e nel Jiangxi, dove vengono realizzati autonomamente i suddetti impianti principali; gli ingegneri di processo e quelli meccanici lavorano in stretta collaborazione all\'interno dello stesso team, garantendo che le attrezzature siano prodotte secondo i disegni di processo, con interfacce perfettamente compatibili e capacità produttive perfettamente integrate.Per la macinazione fine nei giacimenti auriferi di tipo Carlin e in condizioni operative corrosive con presenza di arsenico e carbonio, è possibile personalizzare su misura i materiali delle attrezzature, la struttura di agitazione e la potenza dei motori.

IV. Perché la “tecnologia professionale di arricchimento minerario” è fondamentale per lo sviluppo dei giacimenti auriferi di tipo Carlin?

Il rischio di investimento nei giacimenti auriferi di tipo Carlin è di gran lunga superiore a quello dei giacimenti auriferi rocciosi convenzionali: se il processo di lavorazione è sbagliato, non si ha semplicemente un “tasso di recupero leggermente inferiore”, ma si arriva al punto in cui “l\'oro non può essere estratto affatto”. Il valore della tecnologia professionale di lavorazione del minerale si manifesta in quattro aspetti:

In primo luogo, la sperimentazione determina il percorso da seguire. I giacimenti auriferi di tipo Carlin richiedono un\'analisi sistematica di mineralogia processuale e prove di selezione: l\'analisi delle fasi aurifere determina il grado di incapsulamento, le prove di flottazione determinano l\'efficacia dell\'arricchimento dei solfuri, le prove comparative dei percorsi di pretrattamento determinano quale percorso (agenti chimici/calcinazione/ossidazione) sia economicamente fattibile, mentre le prove di lisciviazione con carbone determinano i parametri di lisciviazione.Senza questi dati, il progetto è solo un castello in aria.

In secondo luogo, la scelta del percorso di pretrattamento determina direttamente l\'entità dell\'investimento. La differenza di investimento tra il pretrattamento chimico e l\'ossidazione sotto pressione può essere di diverse volte; la scelta si basa sul grado di incapsulamento del minerale e sui calcoli di redditività, non sul principio che «più è completo, meglio è».

In terzo luogo, il collegamento tra flottazione e pretrattamento deve essere valutato nel suo complesso. Se il concentrato di flottazione ha un tenore elevato e la capacità di trattamento è ridotta, l\'investimento nel pretrattamento è basso, ma occorre tenere conto della perdita di recupero nella flottazione; se il recupero nella flottazione aumenta e la quantità di concentrato cresce, l\'investimento nel pretrattamento sale. Questo punto di equilibrio deve essere determinato tramite prove e calcoli economici.

In quarto luogo, l\'ottimizzazione dei parametri durante la fase di messa a punto determina gli indicatori finali. L\'efficacia del pretrattamento, il tempo di lisciviazione, la concentrazione di cianuro, il dosaggio di carbone attivo e il controllo del pH: ogni singolo fattore influisce sul tasso di recupero. Il ruolo dell\'ingegnere in loco, che guida le prove di funzionamento con materiale reale e ottimizza gradualmente i parametri, è fondamentale per trasformare gli “indicatori sperimentali” in “indicatori di produzione”.

Il team di GoldProcessingPlant è composto da ingegneri di lavorazione mineraria, esperti di metallurgia, progettisti meccanici e un team di gestione dei progetti; i membri chiave vantano oltre 20 anni di esperienza nel settore e possiedono competenze specifiche nel pretrattamento e nel processo di lisciviazione con carbone di minere aurifere difficili da trattare, contenenti arsenico e carbonio.Non promettiamo cifre assolute slegate dalla realtà del minerale, ma garantiamo: definire la strategia sulla base dei dati sperimentali, stabilire il flusso di processo attraverso la progettazione tecnica, assicurare l\'attuazione pratica grazie alla produzione degli impianti e inviare ingegneri in loco per mettere a punto il processo fino all\'estrazione dell\'oro.

V. Percorso di attuazione e modalità di collaborazione

Percorso di realizzazione dei progetti relativi a giacimenti auriferi di tipo Karine:

Fase 1: prove di arricchimento e verifica del processo. Prelievo di campioni per analisi chimiche multielementari, analisi della fase fisica dell\'oro e analisi della granulometria della disseminazione; svolgimento di prove di macinazione fine, prove di flottazione a circuito aperto/chiuso, prove comparative dei percorsi di pretrattamento e prove comparative tra l\'immersione in carbone (CIL) e il lisciviazione in poltiglia di carbone (CIP); il rapporto sarà corredato da un elenco di selezione delle attrezzature e da un preventivo preliminare.

Fase 2: Progettazione del processo e disegni tecnici. Verranno forniti il diagramma di flusso del processo, l\'elenco delle configurazioni delle attrezzature, la planimetria dell\'impianto, i disegni delle fondamenta delle attrezzature e i disegni delle condizioni strutturali.

Terza fase: produzione e spedizione delle attrezzature. Produzione delle attrezzature principali, coordinamento dei materiali ausiliari, controllo qualità in fabbrica; per i progetti all\'estero, pianificazione anticipata delle date di imbarco e riservazione di un margine di tempo per lo sdoganamento.

Fase 4: assistenza all\'installazione e messa in servizio integrata. Invio di ingegneri in loco per guidare il posizionamento delle attrezzature, il collegamento delle tubazioni e l\'installazione elettrica; coordinamento della messa in servizio delle singole unità e delle prove di funzionamento integrate con il materiale; ottimizzazione dei parametri di pretrattamento, della finezza di macinazione, del regime di dosaggio dei reagenti e dei parametri di lisciviazione, fino all\'ottenimento di oro conforme alle specifiche di qualità; formazione del team del cliente.

Ciclo di progetto di riferimento: per i progetti standard, il periodo dall\'avvio della progettazione di processo all\'avvio della produzione è di circa 8–15 mesi; per i giacimenti auriferi di tipo Karine, poiché il processo comprende una combinazione multistadio di macinazione fine, flottazione, pretrattamento e lisciviazione con carbone, i cicli di sperimentazione e messa a punto sono più lunghi; per minerali difficili da trattare, giacimenti remoti all\'estero o grandi quantità di personalizzazioni non standard, è necessario prevedere un margine di tempo aggiuntivo.

GoldProcessingPlant non impone pacchetti obbligatori: è possibile limitarsi alle prove di lavorazione e alla verifica del processo, acquistare solo la progettazione di processo o i disegni tecnici, procurarsi solo le attrezzature, richiedere solo l\'intervento di un ingegnere per la messa a punto in loco, oppure optare per un progetto EPC chiavi in mano completo. I costi delle prove preliminari e della progettazione possono essere interamente detratti al momento della successiva stipula del contratto per le attrezzature o del contratto EPC.Il periodo di garanzia è di 12 mesi; durante tale periodo, in caso di problemi di qualità delle attrezzature, la sostituzione dei ricambi è gratuita; al termine del periodo, garantiamo la fornitura a lungo termine dei ricambi e forniamo consigli per l\'ottimizzazione del processo.

Nello sviluppo di un giacimento aurifero di tipo Carlin, non si sceglie semplicemente un impianto di lisciviazione con carbone, ma un team che prima individua con precisione dove si trova l\'oro, poi determina il metodo per estrarlo e infine configura il processo e le attrezzature in base ai dati raccolti. GoldProcessingPlant: prima si comprende il giacimento, poi si configurano le attrezzature.