Analisi della tecnica di cianurazione su fango intero per giacimenti auriferi di tipo breccioso e soluzioni per un\'estrazione efficiente dell\'oro
Analisi della tecnologia di cianurazione del fango intero nei giacimenti auriferi di tipo conglomeratico e soluzioni per un\'estrazione efficiente dell\'oro
I giacimenti auriferi di tipo breccioso non sono tra i più noti nel panorama minerario cinese, ma rappresentano il tipo predominante in molte aree minerarie: presentano una struttura brecciosa, un basso contenuto di solfuri e l\'oro si trova prevalentemente in forma libera o semilibera.Questo tipo di giacimento presenta un vantaggio molto concreto: a prima vista sembrerebbe possibile applicare direttamente la cianurazione del materiale grezzo, evitando la fase di flottazione, con un processo più breve e un investimento ridotto. Tuttavia, tra ciò che “sembra possibile” e ciò che è “effettivamente possibile” si frappone la necessità di una rigorosa verifica tecnica.
Questo articolo illustra chiaramente le caratteristiche di giacimento dei giacimenti auriferi di tipo breccioso, le condizioni di applicabilità della cianurazione del materiale grezzo, i parametri di processo e la configurazione completa dell\'impianto, per aiutarvi a valutare se il vostro giacimento debba essere trattato con la cianurazione del materiale grezzo o se sia più opportuno ricorrere a un processo combinato.
I. Caratteristiche di giacimento dei giacimenti auriferi di tipo conglomeratico: perché vengono spesso classificati come “cianizzabili”
Per giacimenti auriferi di tipo conglomeratico si intendono quei giacimenti in cui la mineralizzazione aurifera è presente all\'interno di corpi conglomeratici.La composizione del conglomerato è complessa e comprende comunemente quarzo, rocce silicee, rocce carbonatiche e frammenti di varie rocce circostanti; i materiali cementanti sono prevalentemente di natura silicea, carbonatica o solfidica. Alcune caratteristiche tipiche di questo tipo di giacimento determinano direttamente la scelta del processo:
1. L\'oro si presenta prevalentemente in forma libera o semilibera.
Nei giacimenti auriferi di tipo conglomeratico, l\'oro si trova spesso nel materiale cementante, nelle fessure del conglomerato o negli interstizi tra i granuli di quarzo; possono coesistere oro a grana grossa e oro a grana fine.Rispetto ai giacimenti di tipo Karlin, in cui «l\'oro invisibile è racchiuso nei reticoli cristallini dei solfuri», l\'oro dei giacimenti di tipo conglomeratico è relativamente facile da separare: questo è il presupposto che ne rende possibile la cianurazione a massa intera.
2. Il contenuto di solfuri è solitamente basso.
Nella maggior parte dei giacimenti auriferi di tipo conglomeratico, il contenuto di solfuri auriferi, quali la pirite e l\'arsenopite, è limitato; l\'oro non dipende quindi interamente dai solfuri come vettori. Una bassa presenza di solfuri comporta un minor consumo di sostanze cianurate e un ambiente di lisciviazione con cianuro relativamente “pulito”.
3. Gli elementi interferenti devono essere esaminati uno per uno.
Questo è fondamentale. I giacimenti di tipo conglomeratico presentano notevoli differenze individuali: in alcune aree minerarie il contenuto di arsenico, carbonio e antimonio è molto basso, quindi la cianurazione diretta non pone problemi; in altre, invece, la presenza di sostanze carbonacee o minerali arsenicali nel materiale cementante comporta un calo significativo del tasso di lisciviazione con cianurazione diretta.Non si può dare per scontato che, trattandosi di un «tipo conglomeratico», sia possibile procedere direttamente alla lisciviazione con cianuro; occorre basarsi esclusivamente sui dati analitici dei campioni di minerale.
4. La struttura dei corpi di breccia è irregolare e le proprietà del minerale possono variare notevolmente.
Il minerale proveniente da diverse fasce di breccia e da diverse profondità può presentare differenze in termini di granulometria dell\'oro, contenuto di solfuri e grado di argillizzazione; nella progettazione del piano operativo occorre quindi tenere conto dell\'ampiezza di tali variazioni e del margine di tolleranza del processo.
II. Cianurazione del minerale grezzo: in quali condizioni un giacimento aurifero di tipo breccioso può seguire direttamente questa via
La logica della cianurazione del minerale grezzo (CIL/CIP) è la seguente: il minerale grezzo viene macinato fino a raggiungere una finezza sufficiente; una volta che l\'oro è stato completamente dissociato, viene sottoposto direttamente alla lisciviazione con cianuro e recuperato mediante adsorbimento su carbone attivo, senza passare attraverso l\'arricchimento mediante flottazione. I suoi vantaggi sono un processo breve, un numero ridotto di impianti e un investimento relativamente basso, rendendolo adatto a impianti di lavorazione di piccole, medie e grandi dimensioni.
Affinché un giacimento aurifero di tipo breccioso possa essere sottoposto direttamente alla cianurazione del materiale grezzo, è necessario che siano soddisfatte contemporaneamente diverse condizioni:
Condizione 1: l\'oro deve essere prevalentemente in forma libera, con una bassa percentuale di oro incapsulato.
Solo se l\'oro viene esposto in modo completo dopo la macinazione, il cianuro può entrarvi in contatto. Se le analisi rivelano che una percentuale significativa di oro è incapsulata in particelle microfine all\'interno di solfuri o di minerale di ganga, non sarà possibile discioglierlo nemmeno con una macinazione molto fine e il tasso di lisciviazione diretta con cianuro non potrà aumentare.
Condizione 2: assenza o presenza minima di elementi interferenti quali arsenico, carbonio e antimonio.
L\'arsenico consuma il cianuro e passiva la superficie delle particelle d\'oro; le sostanze carbonacee “sequestrano l\'oro”, riadsorbendo i complessi cianuro-oro già disciolti; anche l\'antimonio interferisce con la lisciviazione. Se i livelli di questi elementi sono elevati, è necessario effettuare un pretrattamento prima della lisciviazione oppure ricorrere al processo di arricchimento mediante flottazione.
Condizione tre: basso consumo di cianuro.
Il rame, i solfuri di ferro e i minerali ossidati presenti nel minerale consumano il cianuro; un elevato consumo di cianuro fa aumentare i costi dei reagenti, rendendo necessaria una nuova valutazione della redditività.
Condizione 4: la finezza di macinazione deve soddisfare i requisiti di dissociazione in modo economicamente vantaggioso.
La lisciviazione con cianuro del minerale grezzo richiede la macinazione fine dell\'intero minerale grezzo; il consumo energetico della macinazione rappresenta una delle voci di costo più rilevanti dell\'intero processo. Se la granulometria dell\'oro è troppo fine e richiede una macinazione ultrafine per la disgregazione, i costi di macinazione potrebbero erodere i profitti.
Esiste un unico modo per giungere a una conclusione: prelevare campioni rappresentativi di minerale per eseguire prove di lisciviazione con cianurazione del minerale grezzo (comprese prove comparative CIL/CIP) e verificare la fattibilità utilizzando i dati relativi al tasso di lisciviazione. Avviare una linea di cianurazione del minerale grezzo senza dati sperimentali rappresenta il rischio maggiore per gli investimenti nei giacimenti auriferi di tipo breccioso: una volta completata la costruzione, se il tasso di lisciviazione non raggiunge i livelli previsti, i costi di rifacimento saranno di gran lunga superiori alle spese di sperimentazione.
III. Come scegliere tra CIL e CIP con cianurazione del minerale intero
Una volta confermata la fattibilità della lisciviazione con cianuro su minerale grezzo, occorre scegliere tra CIL e CIP:
CIL (lisciviazione con carbone attivo)
La lisciviazione e l\'adsorbimento con carbone attivo avvengono contemporaneamente, in modo sincrono. Il carbone attivo viene immesso nell\'ultimo serbatoio e si sposta in controcorrente, entrando in contatto con la poltiglia minerale in senso opposto. Il processo è compatto e richiede un numero ridotto di serbatoi; è adatto a impianti di lavorazione di piccole, medie e grandi dimensioni ed è attualmente la configurazione più diffusa.
CIP (metodo a poltiglia di carbone)
La lisciviazione viene completata prima dell\'immissione nel serbatoio di adsorbimento, dove viene aggiunto il carbone attivo. Il tempo di lisciviazione è più lungo e il controllo a fasi è più preciso; è adatto a minerali con velocità di lisciviazione elevata che richiedono un controllo a fasi, ed è comunemente utilizzato negli impianti di grandi dimensioni.
Criteri di scelta: per i minerali con velocità di lisciviazione elevata, il processo CIL (lisciviazione e adsorbimento simultanei) offre un\'elevata efficienza e un flusso di processo snello; per quelli che richiedono tempi di lisciviazione più lunghi o un controllo graduale più preciso, il processo CIP è più indicato. La scelta specifica dipende dai dati cinetici ottenuti dai test di lisciviazione, tenendo conto anche della capacità di trattamento e del budget di investimento.
IV. Parametri del processo di cianurazione a poltiglia intera: alcuni punti fondamentali da rispettare
1. Controllo del pH.
La lisciviazione avviene in condizioni alcaline; il pH viene solitamente mantenuto tra 10 e 11, regolato con calce o idrossido di sodio. Se il pH è troppo basso, il cianuro tende a volatilizzarsi con conseguente perdita; se è troppo alto, influisce sulla velocità di lisciviazione e sul consumo di calce. L\'aggiunta di calce deve essere stabile e continua.
2. Finezza di macinazione.
Determina il grado di dissociazione dell\'oro ed è la prima variabile che influenza il tasso di recupero nel processo di cianurazione del minerale grezzo. Se la finezza è insufficiente, l\'oro incapsulato non viene liberato; una macinazione eccessiva aumenta il consumo energetico e la formazione di fango, compromettendo le successive fasi di concentrazione e adsorbimento. La finezza viene determinata congiuntamente tramite prove di macinazione e di lisciviazione.
3. Concentrazione e dosaggio del cianuro.
Una concentrazione troppo bassa rallenta la lisciviazione, mentre una troppo alta comporta uno spreco di reagenti e aumenta la pressione sui trattamenti ambientali. È necessario un aggiustamento dinamico in base alle caratteristiche di consumo di cianuro del minerale, con un controllo preciso tramite un sistema di dosaggio dei reagenti.
4. Tempo di lisciviazione e numero di vasche.
Il collegamento in serie di più vasche garantisce il tempo di lisciviazione, mentre il numero di stadi dipende dalla cinetica di lisciviazione. Se il tempo di lisciviazione è insufficiente, l\'oro non viene completamente disciolto; se il numero di stadi è eccessivo, si verifica uno spreco di investimenti.
5. Concentrazione del carbone attivo e gestione del carbone caricato d\'oro.
La concentrazione del carbone influisce sul tasso di adsorbimento; il carbone caricato d\'oro deve essere tempestivamente prelevato e desorbito per evitare che, una volta “saturato” all\'interno del sistema, perda la propria capacità di adsorbimento. La capacità del prelevatore di carbone e quella dell\'elettrolisi di desorbimento devono essere adeguate alla produzione di carbone caricato d\'oro.
6. Ossigeno disciolto.
La lisciviazione con cianuro richiede la presenza di ossigeno; le vasche di lisciviazione devono essere aerate. Un\'aerazione insufficiente rallenta la lisciviazione, mentre un\'aerazione eccessiva comporta un elevato consumo energetico.
7. Densificazione e disidratazione.
Dopo la macinazione, la concentrazione della poltiglia deve essere regolata in base ai requisiti di lisciviazione; la disidratazione nel denso è una fase cruciale, specialmente per i minerali di breccia con un elevato contenuto di fango.
V. Configurazione dell\'impianto completo: dal minerale grezzo all\'oro concentrato
Linea CIL (Cyanide In-Leach) a fango intero per miniere aurifere di tipo breccioso; la configurazione completa dell\'impianto è la seguente:
Sezione di frantumazione e macinazione:
alimentatore vibrante → frantoio a mascelle (frantumazione grossolana) → frantoio a cono(frantumazione media-fine) → Vaglio vibrante circolare → Mulino a sfere (primo stadio a griglia + secondo stadio a sfioro, oppure stadio singolo a seconda delle dimensioni dell\'impianto) → Classificatore a spirale/ciclone idraulico a circuito chiuso. Si segue il principio “frantumare di più, macinare di meno”.
Sezione di addensamento e disidratazione:
Densificatore ad alta efficienza (regolazione della concentrazione della poltiglia); in caso di elevato contenuto di fango, è possibile integrare un sistema di aggiunta di flocculanti.
Fase di lisciviazione e adsorbimento:
Vasca di lisciviazione (con agitazione e aerazione, più vasche in serie) → Vasca di lisciviazione con carbone ad alta efficienza a doppia girante (CIL, lisciviazione e aspirazione simultanee) o vasca di adsorbimento (CIP) → Setaccio separatore di carbone (separazione del carbone caricato d\'oro dalla poltiglia minerale) → Estrattore di carbone (estrazione del carbone caricato d\'oro) → Sistema di aggiunta di carbone attivo.
Sezione di desorbimento ed elettrolisi:
Decapaggio acido → Impianto di desorbimento elettrolitico (a temperatura e pressione ambiente per il trattamento convenzionale; a temperatura e pressione elevate per un desorbimento più completo, adatto a miniere di grandi dimensioni o minerali difficili da desorbire) → Vasca elettrolitica → Forno di fusione per la produzione di oro in lega.
Sezione di trattamento degli sterili:
Densificatore di sterili → Filtropressa a piastre e telaio (scarico a secco degli sterili) → Trattamento delle acque reflue e sistema di neutralizzazione dei cianuri (conformità alle norme ambientali).
Attrezzature ausiliarie:
pompe per poltiglia di scorie, pompe per il recupero del carbone, nastri trasportatori, vasche di miscelazione, sistema di preparazione e dosaggio dei reagenti, configurazione elettrica per la stabilizzazione della tensione e l\'avviamento graduale.
Tre criteri chiave per la configurazione dell\'impianto:
In primo luogo, un impianto completo è preferibile a uno assemblato con componenti di diversi produttori. Il numero di stadi delle vasche di lisciviazione, le dimensioni delle vasche di lisciviazione con carbone, la larghezza delle maglie dei vagli di separazione del carbone, la capacità dei separatori di carbone e la portata del trattamento elettrolitico di desorbimento costituiscono un sistema di equazioni interconnesse.Se si assemblano apparecchiature di produttori diversi, le interfacce e i parametri non combaciano, causando perdite di carbone, intasamenti delle vasche e accumulo di carbone caricato d\'oro durante il funzionamento. Solo se la progettazione del processo e la produzione delle apparecchiature sono gestite dallo stesso team è possibile garantire l\'integrazione tra “minerale – processo – apparecchiature”.
In secondo luogo, la personalizzazione in base alle caratteristiche del minerale, non l\'adattamento in base alle scorte disponibili. I minerali di tipo breccioso presentano grandi differenze individuali: per i minerali ad alto contenuto di fango è necessario potenziare i processi di concentrazione e disidratazione; per i componenti a contatto con brecce silicee abrasive è necessario utilizzare materiali più resistenti all\'usura; in ambienti di lisciviazione acidi occorre prevedere configurazioni anticorrosive.
Terzo, la progettazione simultanea dei sistemi di protezione ambientale. Le acque di scarico del processo di cianurazione, il trattamento di decianurazione e lo smaltimento a secco degli sterili devono essere pianificati congiuntamente nella fase di progettazione; non è possibile attendere la costruzione dell\'impianto per integrare successivamente le misure ambientali.
VI. In quali circostanze non è possibile ricorrere direttamente alla cianurazione del fango intero: optare per un processo combinato
Se le prove sui campioni di minerale evidenziano le seguenti condizioni, la cianurazione diretta del fango intero non è economicamente vantaggiosa e si dovrebbe optare per un processo combinato:
Elevato grado di incapsulamento dell\'oro e basso tasso di lisciviazione diretta:
si procede prima alla flottazione per arricchire i solfuri auriferi in concentrato; il concentrato viene sottoposto a pretrattamento (agenti chimici esclusivi/calcinazione/ossidazione a pressione/ossidazione biologica) per liberare l\'oro incapsulato, quindi si procede alla cianurazione. Il vantaggio della flottazione consiste nel ridurre una grande quantità di minerale grezzo, che richiederebbe un pretrattamento, a una piccola quantità di concentrato.
Interferenze evidenti dovute alla presenza di arsenico e carbonio:
si inibisce la galleggiamento delle sostanze carbonacee oppure si effettua una flottazione separata del concentrato di arseno-oro; dopo aver eliminato, tramite pretrattamento, gli effetti di "rapina d\'oro" e di passivazione, si procede alla lisciviazione.
Coesistenza di oro libero a grana grossa e oro incapsulato a grana fine:
nel circuito di macinazione, l\'utilizzo di un separatore centrifugo consente il recupero anticipato dell\'oro a grana grossa, mentre la flottazione arricchisce i solfuri; il concentrato, dopo il pretrattamento, viene sottoposto a cianurazione, in un processo combinato di “separazione gravimetrica + flottazione + cianurazione”. L\'oro a grana grossa viene “recuperato precocemente e in quantità maggiore”, evitando perdite dovute a una macinazione eccessiva.
La scelta dei punti chiave del processo combinato (in quale punto del circuito di macinazione collocare la separazione gravimetrica, se i residui di flottazione debbano essere rimacinati e sottoposti a lisciviazione) determina il tasso di recupero complessivo; è necessario verificarne la redditività attraverso prove sperimentali, senza prendere decisioni affrettate.
VII. Riferimenti sugli investimenti e durata del progetto
Stima degli investimenti: prendendo come esempio un impianto completo CIP/CIL (in migliaia di dollari USA, esclusi lavori di ingegneria civile, installazione, logistica e materiali ausiliari): per una capacità di trattamento giornaliera di 100 tonnellate circa 350.000-500.000, per 200 tonnellate circa 450.000-750.000,per 300 tonnellate circa 600.000–900.000, per 500 tonnellate circa 900.000–1.350.000 e per 1.000 tonnellate circa 1.500.000–1.900.000. Il limite inferiore dell\'intervallo corrisponde a una configurazione standard, a minerali ossidati convenzionali e a condizioni operative standard; il limite superiore corrisponde a configurazioni personalizzate non standard, minerali complessi e soluzioni con una configurazione più completa.
Durata del progetto: di norma 8-15 mesi — Progettazione del processo e soluzione tecnica 7-15 giorni → Progettazione ingegneristica 20-30 giorni → Produzione delle attrezzature 60-120 giorni → Logistica 30-60 giorni → Installazione e messa a punto 60-150 giorni.Nel caso di miniere di tipo breccioso, se le proprietà del minerale presentano forti variazioni o contengono elementi interferenti, il ciclo di sperimentazione preliminare potrebbe prolungarsi. Fornire tempestivamente campioni rappresentativi del minerale per avviare la verifica del processo è il primo passo per ridurre i tempi complessivi di realizzazione.
VIII. La cianurazione del minerale grezzo è fattibile? Sono i dati sperimentali a dirlo
I giacimenti auriferi di tipo conglomeratico presentano le condizioni intrinseche per la cianurazione del minerale grezzo: l\'oro è prevalentemente in forma libera e il contenuto di solfuri non è elevato. Tuttavia, «possedere le condizioni» non equivale a «poter procedere direttamente»: le interferenze di arsenico, carbonio e antimonio, nonché il grado di incapsulamento dell\'oro, devono essere verificati uno per uno tramite prove sui campioni di minerale.