Impianti di cianurazione per miniere d\'oro – Soluzioni professionali per attrezzature e processi di separazione dell\'oro mediante cianurazione

La lisciviazione con cianuro è il metodo chimico di estrazione dell'oro più diffuso e con il più alto tasso di recupero nella lavorazione dei minerali auriferi. Per i minerali auriferi rocciosi, i concentrati di flottazione e alcuni minerali difficili da trattare, l'impianto di cianurazione rappresenta spesso l'elemento chiave che determina il ritorno sull'investimento del progetto.Tuttavia, l\'impianto di cianurazione rappresenta anche la fase con le barriere tecniche e i requisiti ambientali più elevati: una scelta errata del percorso di processo comporta un basso tasso di lisciviazione; una configurazione inadeguata delle attrezzature fa sì che il consumo di cianuro e di carbone rimanga elevato; un trattamento non conforme degli sterili può bloccare il progetto in qualsiasi momento.

Il presente articolo, incentrato sulla costruzione di impianti di cianurazione per miniere d\'oro, illustra in modo sistematico come scegliere il percorso di processo di cianurazione, come configurare le attrezzature principali, come pretrattare i minerali difficili da trattare e come gestire i residui in conformità con le normative, fornendo agli investitori nel settore aurifero una guida professionale e concreta sulle soluzioni relative alle attrezzature e ai processi di cianurazione.

I. Scegliere innanzitutto il percorso di processo: cianurazione del minerale grezzo o cianurazione del concentrato di flottazione

Il primo passo nella realizzazione di un impianto di cianurazione non è l\'acquisto delle vasche di lisciviazione, bensì la definizione del materiale da trattare e del percorso tecnologico. Esistono due percorsi principali:

1. Cianurazione del minerale grezzo (CIL/CIP). Dopo la frantumazione e la macinazione del minerale grezzo, l\'intera quantità di poltiglia entra direttamente nella fase di lisciviazione con cianuro. È adatto a minerali in cui l\'oro è prevalentemente in forma libera, con ganga semplice e privi di elementi interferenti quali rame, arsenico, antimonio e carbonio, in particolare nei giacimenti auriferi di tipo filoniano con quarzo e con un elevato grado di ossidazione.I vantaggi sono un processo diretto e un\'elevata percentuale di recupero; gli svantaggi sono l\'elevata capacità di trattamento, che richiede la progettazione di vasche di lisciviazione, sistemi di adsorbimento e impianti di trattamento degli sterili dimensionati per l\'intero volume, con conseguenti investimenti e consumi di reagenti relativamente elevati.

2. Lisciviazione con cianuro del concentrato di flottazione. Innanzitutto, tramite la flottazione, i solfuri auriferi vengono arricchiti in un concentrato; la lisciviazione con cianuro viene effettuata solo sul concentrato, mentre gli sterili di flottazione vengono trattati separatamente. Questo processo è adatto a minerali solfidici contenenti oro e a minerali in cui l\'oro è strettamente legato alla pirite o all\'arsenopite.Il vantaggio è che la quantità di materiale sottoposto a cianurazione si riduce notevolmente; le dimensioni dei bacini di lisciviazione e dei sistemi di adsorbimento sono ridotte, con un investimento contenuto, e il consumo di cianuro è concentrato e controllabile; lo svantaggio è che il tasso di recupero della flottazione determina il limite massimo del tasso di recupero complessivo, pertanto la fase di flottazione deve essere ben progettata.

Come scegliere? Dipende dallo stato di presenza dell\'oro. Se l\'oro si trova nei solfuri (pirite, arsenopite contenenti oro), la flottazione è il processo principale e il concentrato viene inviato alla fusione o al trattamento con cianuro;se l\'oro è prevalentemente in forma libera, la ganga è semplice e non contiene elementi interferenti, è più diretto ricorrere alla cianurazione diretta del minerale grezzo (CIL/CIP). Per i minerali difficili da trattare, contenenti arsenico e carbonio, è necessario un pretrattamento prima della cianurazione, altrimenti il tasso di lisciviazione diminuisce notevolmente.

II. Come scegliere tra CIL e CIP: lisciviazione e assorbimento simultanei o lisciviazione prima e assorbimento dopo

Una volta stabilito il percorso di cianurazione del minerale grezzo, occorre scegliere tra CIL (lisciviazione con carbone) e CIP (processo con poltiglia di carbone).Il principio è lo stesso per entrambi: in condizioni alcaline (pH 10-11), l\'oro viene disciolto in una soluzione di cianuro per formare un complesso cianuro-oro, che viene poi recuperato dalla soluzione mediante carbone attivo; la differenza sta nell\'organizzazione dei processi di lisciviazione e adsorbimento.

CIL (metodo di lisciviazione con carbone): lisciviazione e adsorbimento simultanei, processo compatto. La lisciviazione e l\'adsorbimento con carbone attivo avvengono contemporaneamente nello stesso bacino di lisciviazione; il carbone attivo viene aggiunto nell\'ultimo bacino, si muove in controcorrente e entra in contatto con la poltiglia minerale in senso opposto. I vantaggi sono il minor numero di bacini, un processo compatto e un investimento relativamente basso; è adatto a impianti di lavorazione di piccole, medie e grandi dimensioni.

CIP (metodo a poltiglia di carbone): prima la lisciviazione, poi l\'adsorbimento, con un controllo più preciso. La lisciviazione viene completata per prima; il poltiglia minerale entra nella vasca di adsorbimento e solo successivamente viene aggiunto il carbone attivo; la lisciviazione e l\'adsorbimento avvengono in vasche separate, garantendo un tempo di lisciviazione più prolungato. È adatto a minerali con velocità di lisciviazione elevata che richiedono un controllo per fasi ed è comunemente utilizzato negli impianti di lavorazione di grandi dimensioni.

Logica di scelta: se la velocità di lisciviazione del minerale è elevata e si ricercano un processo compatto e un investimento economico, si sceglie il CIL; se la velocità di lisciviazione del minerale è bassa o è necessario un controllo preciso dei tempi di lisciviazione, con grandi volumi di trattamento, si sceglie il CIP.Per i minerali difficili da trattare che sono stati sottoposti a pretrattamento, in cui l\'effetto di "rapina dell\'oro" è stato eliminato, il processo compatto del CIL risulta spesso più economico; se le proprietà del minerale sono complesse e la cinetica di lisciviazione è lenta, il CIP è la scelta più sicura. La scelta specifica deve essere verificata tramite prove di lisciviazione e test comparativi tra CIL e CIP.

III. Configurazione delle apparecchiature principali: dalla lisciviazione all\'oro combinato

La catena delle attrezzature principali di un impianto di cianurazione dell\'oro, ordinata in base alle fasi di lavorazione, è la seguente:

Sezione di frantumazione e macinazione (pre-trattamento): frantumazione grossolana con frantoio a mascelle + frantumazione media-fine con frantoio a cono, mulino a sfere (macinazione a due stadi: tipo a griglia + tipo a sfioro) + classificatore a spirale/hidrociclone a circuito chiuso.La finezza di macinazione determina il grado di liberazione dei singoli granuli d\'oro ed è alla base del tasso di lisciviazione: se la finezza non raggiunge gli standard richiesti, per quanto numerose siano le vasche di lisciviazione a valle, il tutto risulterà vano.

Fase di denso e disidratazione (prima della lisciviazione): il denso disidrata e concentra la poltiglia dopo la macinazione, controllando la concentrazione del materiale in ingresso alla lisciviazione. Una concentrazione troppo elevata della poltiglia influisce sulla cinetica di lisciviazione, mentre una concentrazione troppo bassa aumenta il carico sui reagenti e sulle vasche.

Fase di lisciviazione e adsorbimento (parte centrale): vasche di lisciviazione (dotate di agitazione e aerazione, disposte in serie), sistema di adsorbimento con carbone attivo, vagli di separazione del carbone caricato d\'oro (vagli separatori di carbone/elevatori ad aria), estrattori di carbone.L\'intensità di agitazione e la portata di aerazione delle vasche di lisciviazione influenzano direttamente la velocità di lisciviazione; il vaglio di separazione del carbone impedisce la perdita di carbone attivo con la poltiglia minerale, mentre il recuperatore di carbone solleva ed estrae il carbone caricato d\'oro dalla vasca — queste apparecchiature specifiche incidono direttamente sul consumo di carbone e sul tasso di recupero. Il processo CIL richiede inoltre l\'installazione di vasche di lisciviazione a carbone ad alta efficienza con doppia girante, per consentire la lisciviazione e l\'assorbimento simultanei.

Fase di desorbimento ed elettrolisi: il carbone caricato d\'oro, dopo il lavaggio acido, entra nell\'impianto di desorbimento ed elettrolisi, dove l\'oro viene eluito ed elettrolizzato in poltiglia d\'oro. Gli impianti di desorbimento ed elettrolisi a temperatura e pressione ambiente sono adatti al trattamento convenzionale, mentre quelli ad alta temperatura e alta pressione offrono un\'efficienza di trattamento superiore e un desorbimento più completo, rendendoli adatti a miniere di grandi dimensioni o a minerali difficili da desorbire.

Fase di fusione: la poltiglia d\'oro viene fusa in un forno di fusione, producendo lingotti d\'oro di qualità conforme.

Fase di sostituzione con polvere di zinco (opzionale): adatta al recupero dell\'oro da liquidi preziosi provenienti dalla lisciviazione in cumulo e dal lavaggio a controcorrente CCD; comprende impianti di filtrazione di chiarificazione, torre di deossigenazione sotto vuoto, dispositivo di aggiunta della polvere di zinco, colonna/vasca di sostituzione e filtro pressa per il fango d\'oro.La soluzione preziosa deve essere chiarificata fino a un contenuto di sospesi <10 ppm e, dopo la deossigenazione, l\'ossigeno disciolto deve essere <1 mg/L; il tasso di sostituzione è solitamente >99%. È adatta per soluzioni preziose con un elevato contenuto di argento o in cui l\'adsorbimento con carbone attivo non è efficace.

Sezione di trattamento degli sterili: gli sterili di lisciviazione vengono disidratati tramite denso-concentratore e filtropressa; gli sterili vengono poi smaltiti a secco o convogliati al bacino di stoccaggio; gli sterili contenenti cianuro devono essere sottoposti a trattamento di neutralizzazione (ad esempio, clorurazione alcalina) prima di essere scaricati in conformità con gli standard, mentre l\'acqua di ritorno viene riciclata.

IV. Pretrattamento dei minerali difficili da trattare: se il tasso di lisciviazione non aumenta, non dare la colpa alla vasca di lisciviazione

Per i minerali auriferi difficili da trattare, contenenti arsenico, carbonio o con particelle microfine, il tasso di lisciviazione convenzionale con cianuro è solitamente solo del 20-50%. Se questi minerali vengono inviati direttamente all\'impianto di cianurazione, i reagenti vengono completamente sprecati in reazioni inefficaci; è quindi necessario un pretrattamento:

Minerali contenenti arsenico: produzione di concentrato di oro-arsenico tramite flottazione → agenti esclusivi / calcinazione / ossidazione biologica / ossidazione sotto pressione → cianurazione. L\'arsenico avvolge l\'oro in arsenopite e pirite arsenica; se non si rompe questo involucro, il liquido di lisciviazione non può penetrare.

Minerali contenenti carbonio: flottazione per inibire le sostanze carbonacee, oppure pretrattamento con clorurazione/ossidazione chimica ecc. per eliminare l\'effetto di sequestro dell\'oro. Le sostanze carbonacee riadsorbono i complessi cianurati dell\'oro già disciolti nella fase solida; se non si inattivano tali sostanze, l\'oro lisciviato non può essere recuperato.

Minerali incapsulati a grana fine (tipo Carlin): macinazione fine → arricchimento dei solfuri mediante flottazione → pretrattamento per rompere l\'incapsulamento → recupero mediante cianurazione. La macinazione convenzionale non è in grado di dissociare l\'oro invisibile; è necessario ricorrere al pretrattamento.

Minerali contenenti antimonio: pretrattamento mediante flottazione o lisciviazione alcalina per eliminare l\'interferenza dell\'antimonite.

La scelta del metodo di pretrattamento dipende dal contenuto di arsenico/carbonio/antimonio e dalle condizioni di presenza; è necessario effettuare prove di lavorazione per verificare i risultati e valutare attentamente il rapporto economico tra l\'aumento del tasso di lisciviazione e i costi del pretrattamento.

V. Tutela ambientale e sicurezza dell\'impianto di cianurazione: il trattamento degli sterili non può essere trascurato

La conformità alle norme ambientali dell\'impianto di cianurazione è fondamentale per la sopravvivenza del progetto; il trattamento degli sterili deve essere integrato nel piano già in fase di progettazione:

Detossificazione degli sterili contenenti cianuro: si utilizzano metodi quali la clorurazione alcalina per ossidare e decomporre i cianuri presenti negli sterili, che vengono poi scaricati o riutilizzati una volta raggiunti i valori limite consentiti. Il processo di detossificazione deve essere progettato in sincronia con il processo di lisciviazione e non può essere aggiunto in un secondo momento.

Smaltimento a secco degli sterili: l\'uso di densificatori e filtratori a pressione per comprimere gli sterili in panetti secchi, con un elevato tasso di recupero dell\'acqua e bassi rischi ambientali, rappresenta attualmente la scelta prevalente. Il sito di stoccaggio a secco deve essere dotato di impermeabilizzazione del fondo, sistemi di drenaggio e raccolta del percolato.

Riciclo dell\'acqua di ritorno: l\'acqua di chiarificazione e il filtrato provenienti dagli sterili di lisciviazione vengono riutilizzati nelle fasi di macinazione e lavaggio del minerale, riducendo il consumo di acqua fresca e il volume degli scarichi.

Monitoraggio e gestione delle emergenze: è necessario predisporre un sistema di monitoraggio in linea della concentrazione di cianuro, del pH e della portata; elaborare piani di emergenza; effettuare la valutazione di impatto ambientale e il collaudo in conformità con i requisiti ambientali locali.

VI. Consegna EPC e ciclo del progetto

Per la costruzione di un impianto di cianurazione per miniere d\'oro, GoldProcessingPlant è in grado di fornire un servizio EPC “chiavi in mano”, coordinando la progettazione di processo, la produzione delle attrezzature, la supervisione dell\'installazione, la messa in servizio integrata e la formazione del personale, assumendosi la responsabilità degli obiettivi finali di produzione.Confini di consegna ben definiti: GoldProcessingPlant si occupa della tecnologia, delle attrezzature e della messa a punto, mentre il cliente è responsabile dei lavori di ingegneria civile, della manodopera locale per l\'installazione, della preparazione del sito (allacciamenti alle reti e livellamento) e delle procedure di conformità alle normative locali. Questa divisione dei compiti garantisce non solo la qualità del progetto, ma aiuta anche il cliente a risparmiare notevoli costi di manodopera.

Nessun vincolo obbligatorio: è possibile limitarsi alle sole prove di lavorazione del minerale e alla verifica del processo, richiedere solo un preventivo per la progettazione del processo e la selezione delle attrezzature, acquistare solo i disegni tecnici, procurarsi singole attrezzature o impianti completi (vasche di lisciviazione, sistemi di adsorbimento, apparecchiature di desorbimento elettrolitico, ecc.) oppure richiedere solo la presenza di un ingegnere per la messa a punto in loco.I costi iniziali relativi alle prove di arricchimento e alla progettazione possono essere interamente detratti dal prezzo delle attrezzature al momento della successiva stipula del contratto per le attrezzature o del contratto EPC.

Per quanto riguarda la durata del progetto, un progetto convenzionale di miniera d\'oro richiede circa 8-15 mesi dall\'avvio della progettazione di processo all\'entrata in produzione: progettazione di processo e preventivo per la selezione delle apparecchiature 7-15 giorni → progettazione dei disegni tecnici 20-30 giorni → produzione delle apparecchiature 60-120 giorni → logistica 30-60 giorni → installazione e messa a punto 60-150 giorni.L\'impianto di cianurazione, che comprende sistemi di lisciviazione, adsorbimento, desorbimento ed elettrolisi, presenta un ciclo di messa a punto relativamente lungo, per cui è necessario prevedere tempi sufficienti; per i progetti all\'estero occorre inoltre prevedere un margine di tempo aggiuntivo per lo sdoganamento e un periodo di transizione flessibile.

VII. Impegni relativi agli indicatori: aspettative ragionevoli basate sulle caratteristiche del minerale

Il tasso di recupero è determinato dalle caratteristiche intrinseche del minerale (granulometria della disseminazione, relazioni di simbiosi, stato di presenza).GoldProcessingPlant non si impegna a fornire cifre assolute non realistiche, ma garantisce quanto segue: attraverso una progettazione rigorosa del processo, elaborerà un flusso di lavoro in grado di raggiungere il massimo tasso di recupero ottenibile in base alle condizioni del minerale in questione, perseguendo l\'eccellenza nella scelta delle attrezzature e nel controllo del processo. Le parti concorderanno nel contratto standard di accettazione ragionevoli basati sulla stessa fonte mineraria e sulle stesse condizioni operative.Durante la fase di messa a punto, i nostri ingegneri saranno presenti in loco per ottimizzare la finezza di macinazione, il regime di dosaggio dei reagenti e i parametri di lisciviazione fino all\'ottenimento di oro conforme alle specifiche di qualità; inoltre, forniranno al team del cliente una formazione teorica e pratica per garantire la capacità di regolare autonomamente il regime di dosaggio dei reagenti, la finezza di macinazione e i parametri di lisciviazione.

La logica alla base della costruzione di un impianto di cianurazione dell\'oro è la seguente: innanzitutto si valuta lo stato di presenza dell\'oro per definire il percorso tecnologico (cianurazione del minerale grezzo o cianurazione del concentrato di flottazione), quindi si sceglie tra CIL o CIP in base alle caratteristiche di lisciviazione; i minerali difficili da trattare vengono sottoposti a pretrattamento prima della lisciviazione, mentre la decontaminazione e lo smaltimento a secco degli sterili vengono progettati in modo sincronizzato.La configurazione degli impianti si articola attorno a tre obiettivi: tasso di lisciviazione, consumo di carbone e conformità alle norme ambientali; solo se ogni fase è supportata da dati concreti è possibile garantire un tasso di recupero stabile.