Come funziona un serbatoio di lisciviazione CIL o CIP: sei parti che decidono il recupero dell'oro

All'interno di un serbatoio di lisciviazione CIL: le sei parti che determinano il contatto carbonio-oro

Un serbatoio di carbonio in lisciviazione non è una pentola agitata in cui viene gettato del carbonio. Si tratta di un reattore sconcertato, aerato e a rotazione lenta in cui devono verificarsi tre eventi nello stesso metro cubo di polpa allo stesso tempo: il cianuro dissolve l'oro dalla superficie del minerale, l'ossigeno disciolto mantiene la dissoluzione in movimento e il carbone attivo assorbe il complesso oro-cianuro abbastanza velocemente da battere i minerali della ganga che altrimenti lo ruberebbero. Ogni dettaglio meccanico all'interno del guscio esiste per far sì che questi tre eventi accadano insieme, e ognuno di essi può essere il motivo per cui una pianta non raggiunge il suo obiettivo di recupero.

La conseguenza pratica è semplice: un serbatoio CIL è dimensionato dalla chimica ma si guasta dalla meccanica. Quando un impianto segnala che il carbonio "non raccoglie l'oro", la causa principale è più spesso una zona di sedimentazione, uno schermo oscurato, un albero piegato o una linea d'aria che si è silenziosamente bloccata che un guasto nel minerale o nel dosaggio del reagente.

Come la polpa viaggia attraverso un treno cisterna CIL

La polpa entra nel primo serbatoio, precipita per gravità attraverso la lavanderia nel secondo e continua attraverso da sei a dodici serbatoi in serie. La ritenzione totale in un circuito CIL di solito dura tra le 20 e le 30 ore, ovvero circa dalle 3 alle 5 ore per serbatoio. La cascata funziona perché i serbatoi si trovano su una fondazione a gradini con una caduta libera da 300 a 500 mm tra le fasi; rendi quella caduta troppo piccola e la polpa si ritira, rendila troppo grande e arieggi il bucato invece del serbatoio.

Il tenore d'oro in soluzione cade ripidamente lungo il treno, e la forma di quella caduta ti dice se il circuito è sano. Un profilo normale si presenta così:

Se il serbatoio 4 trasporta ancora 3 mg/l mentre il serbatoio 6 trasporta 2,5 mg/l, la coda del treno non sta facendo lavoro e il circuito è in cortocircuito. Questo schema è quasi sempre meccanico: solidi grossolani che bypassano uno schermo, una zona morta sotto un diffusore mal posizionato o carbonio che ha smesso di muoversi tra gli stadi.

Il carbonio corre nella direzione opposta. Il carbonio fresco o rigenerato viene aggiunto all'ultimo serbatoio, i trasporti aerei o i trasferimenti lo spostano di uno stadio a monte ogni 12-24 ore e il carbonio caricato viene lavato via dal primo serbatoio a una velocità compresa tra 2.000 e 7.000 g/t prima di andare all'eluizione. Poiché il carbonio e la polpa si muovono in direzioni opposte, il carbonio incontra sempre la soluzione più ricca nel serbatoio dove il tenore di oro è più alto, e la polpa appena lisciviata incontra il carbonio più pulito nell'ultimo serbatoio. Questa disposizione controcorrente è ciò che consente a un circuito ben gestito di spingere il recupero oltre il 92-95% del minerale di ossido a macinazione libera.

L’inventario del carbonio conta tanto quanto il grado del carbonio. Con un valore tipico compreso tra 10 e 25 g/l di pasta, un volume di lavoro di 100 m³ contiene da 1 a 2,5 tonnellate di carbonio per fase, quindi un treno da sei cisterne trasporta da 8 a 15 tonnellate. Perdere mezza tonnellata al mese per verificare guasti e danni alle pompe è un costo annuale a cinque cifre che non appare mai in un rapporto di recupero.

CIP e CIL: lo stesso serbatoio, un lavoro diverso

In un circuito CIP la lisciviazione termina prima dell'arrivo del carbonio. Da quattro a otto serbatoi di lisciviazione con cianuro e aria eseguono la dissoluzione, mentre i serbatoi di adsorbimento che seguono trattengono carbonio e nient'altro. In un circuito CIL il carbonio si trova negli stessi serbatoi di lisciviazione, quindi la dissoluzione e l'adsorbimento competono per gli stessi ioni d'oro nello stesso recipiente. Questa singola differenza guida quasi ogni successiva decisione progettuale, dal conteggio dei serbatoi al consumo di carbonio.

Il confronto non riguarda quale processo sia migliore in astratto. Riguarda la velocità con cui il tuo minerale rilascia oro e con quanta aggressività la tua ganga cerca di riprenderlo. Un minerale che liscivia in quattro ore guadagna poco dal CIL e lo paga in termini di attrito del carbonio; un minerale che necessita di trenta ore, o uno contenente materiale carbonioso che assorbe l'oro dalla soluzione, perderà diversi punti percentuali di recupero in un circuito CIP, indipendentemente dal buon funzionamento della sezione di adsorbimento.

Miscelazione, aria e ossigeno: i tre input che decidono il recupero

L’agitazione deve sospendere, non solo agitarsi

L'obiettivo classico è la velocità appena sospesa, il numero di giri della girante al quale nessuna particella rimane immobile sul fondo per più di uno o due secondi. Corri sotto di esso e i solidi grossolani costruiscono un letto nel cono, portando con sé oro e carbonio. Se corri molto al di sopra di esso, non comprerai nulla se non l'affaticamento dell'albero, un maggiore assorbimento di potenza e un maggiore attrito del carbonio contro la girante e i deflettori. In pratica, la maggior parte dei serbatoi CIL si posiziona a una velocità compresa tra 1,1 e 1,3 volte quella appena sospesa, che corrisponde a una velocità compresa tra 1 e 3 kW per m³ per una tipica pasta solida al 40%.

L'aria è un reagente con un flussometro

La lisciviazione del cianuro consuma ossigeno e il cianuro stesso viene ossidato in cianato se le condizioni vanno alla deriva. L'ossigeno disciolto misurato all'uscita del serbatoio dovrebbe rimanere al di sopra di 5 mg/l e la maggior parte dei circuiti ben gestiti mirano a valori compresi tra 6 e 8 mg/l. Al di sotto di 4 mg/l, la cinetica della lisciviazione diminuisce drasticamente e il carbonio attende semplicemente l'oro che non viene rilasciato. Lo spruzzamento dell'aria rimuove anche l'acido cianidrico se si lascia che il pH scenda, quindi il controllo del pH tra 10 e 11 con calce e ossigeno adeguato viene gestito insieme, mai separatamente.

La posizione dei deflettori e degli sparger determina il modello di flusso

Uno diffusore posizionato direttamente sotto la girante garantisce una buona dispersione del gas ma uno scarso ricambio dall'alto verso il basso. Un diffusore posizionato all'interno di un tubo di pescaggio fornisce una forte circolazione ma rischia di bloccare il gas se la portata dell'aria è troppo elevata. La disposizione affidabile per un serbatoio di carbonio è un tubo di pescaggio centrale con lo sparger al suo interno, quattro deflettori sulla parete e uno spazio tra la girante e il fondo compreso tra 0,3 e 0,5 volte il diametro della girante.

Dimensionamento della vasca: densità della polpa, tempo di ritenzione e volume di lavoro

Quasi ogni errore di dimensionamento in un circuito di lisciviazione è riconducibile alla mescolanza del volume dei liquami con il tonnellaggio dei solidi. Lavora i numeri in questo ordine e le dimensioni del serbatoio cadono con poco spazio per la discussione.

1. Prendiamo l'alimentazione di solidi secchi, ad esempio 500 t/d.
2. Dividere per la frazione solida in peso, ad esempio 40%, ottenendo 1.250 t/giorno di liquame.
3. Dividere per il peso specifico dell'impasto liquido, tipicamente da 1,40 a 1,50 a quella densità, ottenendo circa 860 m³/giorno di pasta.
4. Moltiplicare per il tempo di ritenzione richiesto, ad esempio 24 ore, ottenendo 860 m³ di volume di lavoro.
5. Dividere per il numero di stadi, ad esempio otto, ottenendo circa 108 m³ per vasca.
6. Aggiungi dal 10 al 15% di bordo libero sopra il livello della polpa e il volume del cono sottostante.

Con un rapporto altezza/diametro di 1,2, il volume di lavoro di 108 m³ corrisponde a un serbatoio di circa 4,8 m di diametro con un lato dritto di 5,8 m. Se si applica lo stesso dosaggio al 50% di solidi, il volume dell'impasto liquido diminuisce di circa un quinto, il che sembra un risparmio finché non si scopre che l'agitatore ora necessita di una coppia notevolmente maggiore e che il carbonio fatica a rimanere disperso nella polpa più pesante.

Due regole pratiche tengono gli ingegneri fuori dai guai. Innanzitutto, non progettare mai l'ultima fase per meno di tre ore di conservazione; il carro finale porta il tenore d'oro più basso e necessita di tempo per raggiungere il valore di coda. In secondo luogo, mantenere il rapporto tra il diametro del serbatoio e il diametro della girante tra 2,5 e 3,5. Al di fuori di tale fascia, o la girante è troppo piccola per spostare l'intero volume oppure il serbatoio è troppo stretto per sviluppare un circuito di circolazione stabile.

Gestione del carbonio all'interno del serbatoio

Il carbone attivo è il materiale di consumo più costoso del circuito e la cosa più facile da danneggiare. Il grado standard per il recupero dell'oro è il carbonio ricavato dal guscio di noce di cocco con mesh 6×12, abbastanza duro da sopravvivere a migliaia di cicli di trasferimento e abbastanza veloce nella cinetica da caricarsi in poche ore. La concentrazione nella polpa è solitamente compresa tra 10 e 25 g/L. Concentrazioni più elevate riducono il tempo di caricamento ma aumentano l'attrito, il carico di screening e la quantità di carbonio circolante attraverso l'eluizione.

Il caricamento lungo il treno segue la stessa logica controcorrente del tenore d'oro, ma al contrario:

Tre abitudini operative proteggono quel profilo. Far avanzare il carbonio abbastanza spesso da non richiedere a nessuna singola fase di caricare più di circa 1.500 g/t per ciclo. Mantenere gli schermi interstadio sufficientemente puliti affinché la concentrazione di carbonio progettata in ciascun serbatoio sia effettivamente la concentrazione misurata. E lavare il carbonio con acido prima dell'eluizione quando sono presenti calcio o incrostazioni, perché una crosta di carbonato sulla superficie blocca i pori in modo molto più efficace di quanto il complesso dell'oro non li riempia mai. La rigenerazione a una temperatura compresa tra 650 e 750 °C in un forno rotante ripristina la maggior parte dell’attività, e gli impianti che registrano l’attività come un numero piuttosto che come una sensazione di solito mantengono il carbonio in servizio per diversi anni prima di sostituirlo.

Riferimento ai parametri operativi per serbatoi CIL e CIP

Risoluzione dei problemi: otto guasti riscontrati nei veri serbatoi di lisciviazione

• Levigatura nel cono. I solidi grossolani si depositano perché la velocità della punta è diminuita dopo il trim della girante o perché lo spruzzatore ha bloccato e interrotto il sollevamento dell'aria. Controllare l'assorbimento di potenza rispetto alla linea di base della messa in servizio prima di toccare la miscela di minerali.
• Carbonio allo straripamento. Il vaglio di ritenzione ha un foro, il livello della polpa supera la parte superiore del vaglio oppure la portata ha superato la capacità del vaglio. Nella maggior parte dei casi l'apertura dello schermo non è un problema; il livello della polpa è.
• Cortocircuito. La polpa si sposta dall'ingresso all'uscita più velocemente rispetto a quanto previsto dal progetto perché mancano i deflettori o l'ingresso e l'uscita sono troppo vicini. Un test tracciante risolve la questione in un pomeriggio.
• Incrostazione di carbonio. La capacità di carico diminuisce anche se viene aggiunto carbonio fresco. Il carbonato di calcio, il gesso e l'olio provenienti dal circuito del frantoio ostruiscono tutti i pori; il lavaggio acido e un controllo più rigoroso dell'olio risolvono il problema.
• Mancanza di ossigeno sul fondo. I fori dello sparger sono tappati con incrostazioni perché l'aria non è essiccata o l'anello si trova in una zona a flusso lento. L'ossigeno disciolto registrato per fase lo espone molto prima che il recupero avvenga.
• Multe in eccesso in carbonio. L’attrito aumenta quando la velocità di punta supera i 5 m/s, quando il carbonio viene trasferito tramite pompe centrifughe invece che con ponti aerei, o quando il carbonio è semplicemente troppo morbido per il compito.
• Accecamento dello schermo. Trucioli di legno, fibre e mica grossolana fissano le aperture. Il lavaggio dei vagli con una linea d'acqua a bassa pressione durante ogni avanzamento costa minuti e fa risparmiare tempo.
• Vibrazioni e guasti all'albero. Di solito si verifica un accumulo di solidi su una pala della girante dopo uno spegnimento o un rallentamento critico della velocità durante l'avvio. Escludendo l'albero e controllando il runout ad ogni ricostruzione si evita la maggior parte di esso.

Due di questi meritano una menzione speciale per i circuiti gold. Nel caso del minerale di preg, metà della battaglia sta nel mettere il carbonio in contatto con l'oro disciolto prima che lo faccia la materia carboniosa, quindi l'intensità di miscelazione del primo serbatoio e la concentrazione di carbonio contano più di qualsiasi altra cosa a valle. Nel rinnovamento e nell'espansione del concentratore delle Isole Salomone che ha seguito il percorso di aggiornamento del recupero dell'oro, il tempo di ritenzione e la configurazione del serbatoio sono stati rielaborati anziché semplicemente ridimensionati, perché l'aggiunta del volume del serbatoio a un circuito in cortocircuito moltiplica i costi senza moltiplicare il recupero.

Materiali e dettagli meccanici che causano tempi di inattività

Il lato bagnato di un serbatoio di lisciviazione vive nella polpa calda, alcalina, abrasiva e contenente cloruro e questa combinazione elimina la maggior parte delle scorciatoie. I gusci in acciaio al carbonio con rivestimento in gomma da 3 a 6 mm o un sistema epossidico applicato correttamente gestiscono la maggior parte dei circuiti in oro. Laddove i livelli di cloruro sono elevati o il minerale viene trattato con lavaggi acidi, l'acciaio inossidabile 304 o 316L diventa l'opzione più economica su un orizzonte di dieci anni, anche se la prima fattura è più alta.

La girante è il componente che determina i costi di manutenzione. Le fusioni ad alto contenuto di cromo durano bene nella pasta abrasiva, l'acciaio rivestito in gomma assorbe l'impatto dei materiali estranei e il 316L è adatto agli agenti chimici aggressivi. L'albero necessita di un manicotto in gomma o HDPE sulla linea della polpa, perché è lì che inizia la fatica da corrosione e dove iniziano la maggior parte dei guasti dell'albero. I riduttori sono solitamente dimensionati per la coppia di spunto con il serbatoio pieno di solidi depositati; un cambio scelto solo in base alla coppia di funzionamento è un cambio in attesa di guastarsi alla prima interruzione di corrente.

Dettagli che sembrano minori su un disegno sul campo. Una valvola di scarico abbastanza grande da svuotare il serbatoio in un turno, un passo d'accesso sopra la linea della polpa, golfari di sollevamento adatti al gruppo girante e una vasca con coperchio rimovibile in modo da poter raggiungere uno schermo bloccato senza impalcature rientrano tutti in quella categoria. Gli impianti che acquistano solo in base al prezzo di solito scoprono questi dettagli durante la prima chiusura non pianificata.

Cosa specificare quando si ordina un serbatoio di lisciviazione o di adsorbimento

Una richiesta chiara ottiene una citazione utilizzabile. Quelli vaghi ottengono un guscio del serbatoio con un agitatore indovinato e l'ipotesi è sempre conservativa, il che significa costosa.

1. Portata di solidi secchi in tonnellate al giorno, progettazione e valori massimi.
2. Il peso specifico dei solidi e la densità della polpa target variano in base al peso.
3. Tempo di conservazione richiesto per fase e numero totale di fasi.
4. La distribuzione granulometrica, in particolare la dimensione superiore e la frazione fine, che determinano la velocità appena sospesa.
5. Intervalli di dosaggio di cianuro e calce, finestra del pH e target dell'ossigeno disciolto.
6. Dimensione del carbonio, concentrazione e carico previsto all'eluizione.
7. Rapporto chimico relativo a cloruri, solfati ed eventuali lavaggi acidi previsti per il circuito.
8. Vincoli di disposizione: ingombro disponibile, altezza libera, livello di fondazione e caduta di cascata richiesta.
9. Tensione e frequenza di alimentazione, oltre all'eventuale destinazione d'uso di un convertitore di frequenza.
10. Condizioni del sito, inclusa altitudine, temperatura ambiente e classificazione sismica.

Un elemento viene spesso dimenticato e spesso costoso: la concentrazione di cianuro libero nella polpa. Cambia la selezione degli elastomeri per rivestimenti e manicotti e cambia la raccomandazione sul grado di carbonio. Un altro è la strategia di manutenzione prevista. Un impianto che prevede di ispezionare le giranti ogni sei mesi necessita di passaggi più ampi e di un migliore accesso rispetto a uno che prevede di funzionare ininterrottamente per due anni.

Per i circuiti rame-oro e polimetallici, il serbatoio di lisciviazione raramente è isolato. Il progetto della pirite rame-oro dell'Anhui è un riferimento utile perché gli stadi di lisciviazione e di adsorbimento dovevano essere dimensionati rispetto a un concentrato di flottazione piuttosto che a un minerale grezzo, e la reologia della pasta di quel concentrato ha guidato la selezione della girante più di quanto non lo facesse il grado della testa. Gli acquirenti che confrontano le proposte dovrebbero chiedere il calcolo specifico della miscelazione dietro ciascun agitatore, non solo la potenza in kilowatt.

Messa in servizio del circuito: i primi trenta giorni

La messa in servizio di un treno di lisciviazione riguarda principalmente l'acqua e i solidi prima che l'oro. La sequenza che evita la maggior parte dei danni iniziali è questa:

1. Eseguire il test idraulico su ogni guscio e lavaggio prima che qualsiasi rivestimento venga chiuso, quindi ricontrollare la coppia della flangia dopo la prima giornata calda.
2. Far funzionare ciascun agitatore in acqua per quattro ore, registrando le vibrazioni, la temperatura dei cuscinetti e la corrente del motore a livello di progettazione.
3. Verificare la distribuzione dell'aria dello spruzzatore osservando lo schema di ebollizione sulla superficie del serbatoio, non leggendo il flussometro.
4. Introdurre solidi in una percentuale compresa tra il 15 e il 20% e aumentare la densità di progetto nell'arco di diversi giorni, osservando la pressione del cono e la corrente della girante.
5. Aggiungere carbone solo dopo che la densità della pasta è stabile, quindi verificare che i vagli lo trattengano al flusso di progettazione.
6. Stabilire tempestivamente la routine di campionamento: tenore della soluzione e cianuro libero in ogni fase, ossigeno disciolto in ogni uscita, concentrazione di carbonio in ogni serbatoio.
7. Registrare le vibrazioni di riferimento e i dati di potenza al rendimento di progettazione; ogni successiva decisione in materia di alimenti dovrebbe essere misurata rispetto a tale riferimento.

L'errore di messa in servizio più comune è iniziare a piena densità il primo giorno. I solidi depositatisi durante un avvio a freddo possono bloccare una girante in pochi secondi e il conseguente danno all'albero ritarda l'accelerazione di settimane.

Domande che gli acquirenti fanno più spesso