Soluzioni specializzate per l\'estrazione e la lavorazione di minerali auriferi contenenti arsenico | Processi efficienti per l\'estrazione dell\'oro e tecnologie conformi alle norme ambientali
Soluzioni specializzate per l\'estrazione e la lavorazione dei minerali auriferi arsenici｜Processi efficienti per l\'estrazione dell\'oro e tecnologie conformi alle norme ambientali
I minerali auriferi contenenti arsenico sono universalmente riconosciuti nel settore aurifero come una vera e propria "spina nel fianco". L\'oro è racchiuso in arsenopite e pirite arsenica e, per quanto finemente macinato, non viene rilasciato;il tasso di lisciviazione con cianuro del minerale grezzo, nei processi convenzionali, si attesta spesso solo tra il 20% e il 50%, con un elevato consumo di reagenti e la necessità di trattare i residui contenenti arsenico come rifiuti pericolosi. Molti proprietari di miniere, quando si trovano di fronte a questo tipo di minerale, pensano immediatamente: «È un caso senza speranza?» — in realtà non è il minerale a essere senza speranza, ma il processo che non è adeguato al problema.
Questo articolo parte dalle caratteristiche del minerale per illustrare in modo chiaro il processo di estrazione e lavorazione dei minerali auriferi arsenici, la configurazione degli impianti e i punti chiave per il rispetto delle norme ambientali.
I. Comprendere a fondo la situazione: quali sono le difficoltà dei minerali auriferi arsenici
La “difficoltà” dei minerali auriferi contenenti arsenico risiede principalmente in tre aspetti:
In primo luogo, lo stato di presenza dell\'oro.
Nei minerali auriferi arsenici, l\'oro è spesso associato a arsenopite (FeAsS) e pirite arsenica, e si presenta comunemente sotto forma di particelle fini che lo incapsulano, di oro submicroscopico o addirittura invisibile.L\'oro è racchiuso nel reticolo cristallino dei solfuri; la macinazione convenzionale non consente la liberazione delle singole particelle, il cianuro non riesce a raggiungere l\'oro e, di conseguenza, il tasso di lisciviazione non può aumentare.
In secondo luogo, l\'interferenza dell\'arsenico.
Durante il processo di lisciviazione, l\'arsenico consuma cianuro e ossigeno, generando arseniuri che ricoprono la superficie delle particelle d\'oro formando una pellicola di passivazione, ostacolando ulteriormente la dissoluzione dell\'oro. Maggiore è il contenuto di arsenico, meno redditizia risulta la lisciviazione con cianuro convenzionale.
In terzo luogo, le pressioni ambientali.
Se non trattati adeguatamente, i residui contenenti arsenico e l\'arsenico presente nei liquidi di lisciviazione comportano rischi di inquinamento ambientale. Lo stoccaggio, il trasporto e lo smaltimento dei materiali contenenti arsenico sono soggetti a rigorosi requisiti ambientali; ciò determina direttamente che il percorso tecnologico non possa basarsi esclusivamente sulla quantità di oro recuperabile, ma debba anche considerare come garantire la conformità dei residui alle norme.
Pertanto, la logica centrale nella progettazione di soluzioni per i giacimenti auriferi contenenti arsenico è la seguente: prima l\'arricchimento, poi la rottura del rivestimento e infine l\'estrazione dell\'oro, controllando il percorso dell\'arsenico durante l\'intero processo.
II. Processo tecnologico: arricchimento per flottazione + pretrattamento + cianurazione
Questo è il percorso principale per i giacimenti auriferi contenenti arsenico, nonché quello con la maggiore controllabilità in termini di economicità. Si articola in tre fasi:
Prima fase: arricchimento mediante flottazione del concentrato di oro-arsenico
Mediante la flottazione si concentrano in un concentrato i solfuri auriferi quali il mercurio arsenico e la pirite arsenica, mentre gli sterili vengono scartati direttamente.Il valore di questa fase risiede nel fatto che riduce la grande quantità di minerale grezzo che necessita di pretrattamento a una piccola quantità di concentrato ad alto tenore, diminuendo notevolmente il carico di lavoro per le successive fasi di pretrattamento e cianurazione e riducendo di conseguenza i costi di investimento e dei reagenti.
Punti chiave di controllo:
- la finezza di macinazione deve garantire la dissociazione individuale dei solfuri auriferi, ma non è necessario perseguire ciecamente una macinazione eccessiva, poiché una macinazione eccessiva aumenta la formazione di fango e il consumo di reagenti;
- il regime chimico determina la selettività: il tipo e il dosaggio degli aggrappanti, gli agenti di regolazione del pH e il rapporto tra attivatori e inibitori devono essere adeguati in base alle differenze di flottabilità tra l\'arsenopite e la pirite;
- nel caso di minerali contenenti arsenico, è possibile scegliere di inibire l\'arsenopite, effettuare la flottazione separata del concentrato di arsenico-oro oppure flottare insieme arsenico e oro per poi separarli; la scelta dipende specificamente dal tenore di arsenico e dal metodo di pretrattamento successivo;
- Il tenore del concentrato di flottazione e il tasso di recupero dello zolfo influenzano direttamente l\'economicità del pretrattamento successivo; questi due parametri devono essere verificati con chiarezza in fase sperimentale.
Fase 2: Pretrattamento per rompere l\'involucro
L\'oro presente nel concentrato di flottazione è ancora incapsulato dai solfuri; è quindi necessario rompere prima la struttura dell\'incapsulamento. Le modalità disponibili includono:
Pretrattamento con agenti chimici proprietari
un sistema di agenti chimici personalizzato per minerali contenenti arsenico e carbonio, che rompe l\'involucro dei solfuri prima della lisciviazione ed elimina l\'effetto di passivazione dell\'arsenico; il processo è relativamente semplice e richiede un investimento contenuto;
Calcinazione e ossidazione
L\'ossidazione ad alta temperatura dei solfuri e dell\'arsenico espone l\'oro racchiuso. Si tratta di un processo consolidato, ma l\'arsenico entra nei fumi sotto forma di As₂O₃, rendendo necessario l\'impiego di sistemi di recupero e solidificazione dell\'arsenico dai fumi, con conseguenti elevati investimenti in materia ambientale;
Ossidazione a pressione
Ossidazione dei solfuri in condizioni acide ad alta temperatura e alta pressione; la dissociazione dell\'oro è completa e l\'alto tasso di recupero lo rende adatto a progetti su larga scala, ma richiede elevati investimenti in attrezzature e requisiti operativi rigorosi;
Ossidazione biologica
Utilizza batteri acidofili per ossidare i solfuri; i costi sono relativamente bassi ed è un processo ecocompatibile, ma il ciclo di ossidazione è lungo (da alcuni giorni a oltre dieci giorni) ed è fortemente influenzato dalla temperatura e dalle condizioni della poltiglia minerale;
Ossidazione chimica
Distruzione degli involucri mediante ossidanti a pressione atmosferica; adatta a progetti di piccola e media scala o a specifici tipi di minerale.
La scelta del metodo di pretrattamento dipende dal tenore di arsenico, dal grado di incapsulamento dell\'oro, dalla scala di trattamento, dai requisiti ambientali locali e dal budget di investimento. Non si tratta di una decisione da prendere a casaccio, ma è necessario confrontare i tassi di lisciviazione e i costi delle diverse soluzioni attraverso prove su campioni di minerale.
Terza fase: estrazione dell\'oro con cianuro
Il concentrato pretrattato (o il minerale calcinato, o le scorie ossidate) viene sottoposto a lisciviazione con cianuro; una volta disciolto, l\'oro viene recuperato tramite adsorbimento su carbone attivo (CIL/CIP) o sostituzione con polvere di zinco. Poiché l\'incapsulamento è stato eliminato e l\'interferenza dell\'arsenico è stata eliminata, il tasso di lisciviazione in questa fase può superare gli indicatori concordati nel contratto.
Se l\'oro nel minerale è prevalentemente in forma libera, il tenore di arsenico non è elevato e la ganga è semplice, è possibile valutare anche la fattibilità della lisciviazione diretta del minerale grezzo (CIL/CIP); tuttavia, prima di seguire questa strada con minerali contenenti arsenico, è necessario effettuare prove di lisciviazione di verifica, senza dare nulla per scontato.
Percorso alternativo: combinazione di separazione gravitazionale + flottazione + cianurazione
Se nel minerale coesistono oro libero a grana grossa e oro incapsulato a grana fine, è possibile configurare un separatore centrifugo nel circuito di macinazione per recuperare in anticipo l\'oro a grana grossa, arricchire tramite flottazione i solfuri auriferi e sottoporre il concentrato a pretrattamento prima della cianurazione.Il recupero “precoce e massimizzato” dell\'oro a grana grossa evita che venga perso a causa di una macinazione eccessiva e finisca negli sterili. La scelta dei punti chiave del processo combinato (in quale punto del circuito di macinazione collocare la separazione gravimetrica, se gli sterili della flottazione debbano essere rimacinati e sottoposti a una nuova lisciviazione) determina il tasso di recupero complessivo; è necessario verificarne la redditività attraverso prove sperimentali.
III. Come configurare l\'impianto completo
Seguendo il percorso principale “arricchimento per flottazione + pretrattamento + cianurazione”, la configurazione dell\'impianto è la seguente:
Sezione di frantumazione e macinazione:
Frantumazione grossolana con frantoio a mascelle → Frantumazione media-fine con frantoio a cono → Circuito chiuso composto da mulino a sfere (primo stadio a griglia + secondo stadio a sfioro) e classificatore a spirale/hidrociclone. Seguendo il principio “frantumare di più, macinare di meno”, la sezione di frantumazione svolge la maggior parte del lavoro, mentre quella di macinazione consuma meno energia elettrica.
Sezione di flottazione:
Tina di agitazione per la miscelazione della poltiglia e l\'aggiunta di reagenti → Gruppo di flottatori (il modello SF ad autoaspirazione è adatto per la fase iniziale di selezione grezza e di pulizia, mentre i modelli XCF/KYF ad aerazione sono adatti per configurazioni su larga scala; è possibile combinare una selezione grezza, due di raffinazione e due di pulizia fino a una selezione grezza, tre di raffinazione e tre di pulizia) → Densificatore → Filtro a pressione per l\'estrazione del concentrato di arsenio e oro.
Sezione di pretrattamento:
Configurazione in base al metodo selezionato. Per il pretrattamento chimico: sistema di preparazione e dosaggio dei reagenti, vasche di reazione; per la calcinazione: forno a calcinazione fluidizzata, sistema di recupero dell\'arsenico dai fumi e di solidificazione; per l\'ossidazione sotto pressione: autoclave e attrezzature di supporto; per l\'ossidazione biologica: vasca di bioreazione, sistema di aerazione e di controllo della temperatura.
Sezione di lisciviazione con cianuro:
Vasca di lisciviazione (con agitazione e aerazione; aggiunta di cianuro di sodio e calce per regolare il pH a 10-11) → Sistema di adsorbimento su carbone attivo (CIL: vasca a doppia girante per adsorbimento in continuo durante la lisciviazione, oppure CIP: passaggio alla vasca di adsorbimento dopo la lisciviazione)→ Setaccio separatore di carbone → Estrattore di carbone → Desorbimento elettrolitico (a temperatura e pressione ambiente oppure ad alta temperatura e alta pressione) → Forno di fusione per la produzione di oro alligato. È inoltre possibile dotare l\'impianto di un percorso di sostituzione con polvere di zinco per il trattamento dei liquidi preziosi.
Fase di concentrazione, disidratazione e trattamento ambientale:
Densificatori e filtratori a pressione per la disidratazione del concentrato e degli sterili; lo smaltimento a secco degli sterili riduce i rischi legati allo stoccaggio; i residui contenenti arsenico vengono sottoposti a trattamento di stabilizzazione/solidificazione in conformità con i requisiti ambientali.
Criteri chiave per la scelta delle apparecchiature: Il processo e le apparecchiature devono essere progettati in modo integrato dallo stesso team. Il tenore del concentrato di flottazione determina la portata del pretrattamento, il metodo di pretrattamento determina la configurazione delle apparecchiature di lisciviazione a valle, i parametri di lisciviazione determinano il numero di stadi delle vasche di lisciviazione con carbone e la capacità di elettrolisi di desorbimento: se un qualsiasi parametro di questa catena non è allineato, l\'intero sistema non potrà raggiungere gli obiettivi prestazionali.Mettere insieme attrezzature di produttori diversi, con interfacce, capacità produttiva e logica di controllo non compatibili, e poi attribuirsi a vicenda la responsabilità in caso di problemi, è la trappola più comune nei progetti relativi ai giacimenti auriferi contenenti arsenico.
IV. Conformità alle norme ambientali: il percorso dell\'arsenico deve essere controllato lungo l\'intero processo
Il rispetto delle norme ambientali nei giacimenti auriferi contenenti arsenico non si esaurisce con l\'installazione di un impianto di trattamento delle acque reflue a fine processo, ma richiede una pianificazione chiara del percorso dell\'arsenico fin dalla fase di progettazione del processo:
1. Solidificazione e stabilizzazione dell\'arsenico.
La flottazione concentra l\'arsenico nel concentrato; nella fase di pretrattamento, l\'arsenico entra nei fumi (calcinazione) o nei liquidi di lisciviazione (pressurizzazione/ossidazione biologica), per cui sono necessarie fasi corrispondenti di recupero, solidificazione o stabilizzazione dell\'arsenico.I residui contenenti arsenico, come le scorie di arsenico-calcio, devono essere smaltiti secondo le norme ambientali locali e non possono essere semplicemente stoccati.
2. Trattamento dei liquidi di lisciviazione e delle acque di scarico.
L\'arsenico e i cianuri presenti nei liquidi di lisciviazione al cianuro devono essere trattati fino al raggiungimento degli standard di qualità prima di essere riciclati o scaricati. Sono necessari sistemi di trattamento delle acque reflue e di decomposizione dei cianuri.
3. Smaltimento a secco degli sterili.
I filtratori a pressione comprimono gli sterili in panetti secchi, riducendo il rischio di infiltrazione delle acque di sterili contenenti arsenico e facilitando la successiva gestione dello stoccaggio.
4. Conformità alle normative locali.
È necessario chiarire fin dalla fase di progettazione le autorizzazioni ambientali, gli standard di emissione e i requisiti di gestione dei rifiuti pericolosi vigenti nel luogo in cui si trova il progetto, per evitare di scoprire, una volta completato l\'impianto, che le procedure ambientali non sono state espletate correttamente.
5. Scelta di processi puliti.
Quando le condizioni lo consentono, è opportuno valutare in via prioritaria metodi di pretrattamento relativamente ecocompatibili, come l\'ossidazione biologica, per ridurre la pressione sul trattamento finale.
Gli investimenti in materia ambientale non sono un “peso economico”: se un progetto di miniera d\'oro contenente arsenico non soddisfa gli standard ambientali, rischia in qualsiasi momento la sospensione della produzione per adeguamento, con la conseguente perdita totale degli investimenti iniziali. Integrare la tutela ambientale nella progettazione dei processi è il presupposto fondamentale per un funzionamento stabile e a lungo termine del progetto.
V. Riferimenti relativi agli investimenti e ai tempi di realizzazione
L\'investimento in un progetto di miniera d\'oro arsenica dipende dal metodo di pretrattamento (l\'investimento nel pretrattamento chimico è relativamente basso, mentre quello per la calcinazione e l\'ossidazione a pressione è elevato), dalla capacità di trattamento e dagli impianti di supporto ambientale. Il prezzo delle attrezzature principali complete può essere stimato in base alla fascia di costo dei processi CIP/CIL: circa 350.000–500.000 dollari USA per una capacità giornaliera di 100 tonnellate,per 300 tonnellate circa 600.000–900.000 dollari, per 500 tonnellate circa 900.000–1.350.000 dollari, per 1.000 tonnellate circa 1.500.000–1.900.000 dollari (esclusi lavori di ingegneria civile, installazione, logistica e materiali ausiliari; i dati specifici sono da considerarsi in base alle prove sul minerale e al preventivo del progetto).
Il ciclo di progetto dura solitamente da 8 a 15 mesi, ma poiché i minerali arseniosi richiedono ulteriori fasi di verifica del processo e di pretrattamento, la fase di sperimentazione iniziale si prolungherà di conseguenza: quanto più accurati saranno i test sui campioni di minerale, tanto minori saranno le rielaborazioni necessarie in seguito. Si consiglia di fornire il prima possibile campioni rappresentativi di minerale per avviare la verifica del processo.
VI. Conclusione: i giacimenti auriferi arsenici non sono irrecuperabili, semplicemente non è stata individuata la strada giusta
La difficoltà dei giacimenti auriferi contenenti arsenico non è mai stata quella di «non riuscire a estrarre l\'oro», ma piuttosto quella di «capire in che modo “aprire il pacchetto” e tenere sotto controllo l\'arsenico».La sequenza corretta è: prelevare campioni rappresentativi → effettuare analisi delle caratteristiche del minerale e prove comparative dei piani di pretrattamento → definire il percorso tecnologico → configurare le attrezzature in base al processo → progettare contemporaneamente il piano di tutela ambientale → inviare ingegneri in loco per mettere a punto il processo fino all\'estrazione dell\'oro.
Saltare la fase di sperimentazione e acquistare direttamente le attrezzature rappresenta il rischio maggiore per gli investimenti nei giacimenti auriferi arsenici. Se altri non hanno ottenuto buoni risultati, è possibile che il processo non fosse adeguato o che il regime di dosaggio dei reagenti fosse errato: proprio i giacimenti auriferi difficili da trattare sono l\'occasione per ripetere una rigorosa verifica del processo e trovare una via d\'uscita.
Se disponete di un giacimento aurifero difficile da trattare, contenente arsenico, carbonio o particelle microfine, non esitate a contattare GoldProcessingPlant per l\'analisi dei campioni e la verifica del processo.