Hoe een CIL- of CIP-uitloogtank werkt: zes onderdelen die beslissen over het terugwinnen van goud

In een CIL-leachtank: de zes onderdelen die beslissen over het koolstof-goud-contact

Een koolstof-in-uitloogtank is geen geroerde pot waarin koolstof wordt gegooid. Het is een verbijsterde, beluchte, langzaam draaiende reactor waarin drie gebeurtenissen tegelijkertijd moeten plaatsvinden in dezelfde kubieke meter pulp: cyanide lost goud op van het ertsoppervlak, opgeloste zuurstof houdt die oplossing in beweging, en actieve kool adsorbeert het goud-cyanidecomplex snel genoeg om de ganggesteentemineralen te verslaan die het anders zouden stelen. Elk mechanisch detail binnen het omhulsel zorgt ervoor dat deze drie gebeurtenissen samen plaatsvinden, en elk van deze kan de reden zijn dat een fabriek zijn hersteldoel mist.

De praktische consequentie is simpel: een CIL-tank wordt qua grootte bepaald door de chemie, maar faalt door de mechanica. Wanneer een fabriek meldt dat koolstof "geen goud opneemt", is de oorzaak eerder een bezinkingszone, een verblind scherm, een verbogen schacht of een luchtleiding die stilletjes is geblokkeerd dan een fout in het erts of de dosering van het reagens.

Hoe pulp door een CIL-tanktrein reist

De pulp komt de eerste tank binnen, stroomt door de zwaartekracht door de wasserette naar de tweede en gaat verder door zes tot twaalf tanks in serie. De totale retentie in een CIL-circuit bedraagt ​​doorgaans tussen de 20 en 30 uur, wat neerkomt op ongeveer 3 tot 5 uur per tank. De cascade werkt omdat de tanks op een getrapte fundering staan ​​met een vrije val van 300 tot 500 mm tussen de fasen; maak die val te klein en de pulp blijft achter, maak hem te groot en je belucht de was in plaats van de tank.

Gouden tenor in oplossing valt steil langs de trein, en de vorm van die val vertelt je of het circuit gezond is. Een normaal profiel ziet er als volgt uit:

Als tank 4 nog 3 mg/L vervoert terwijl tank 6 2,5 mg/L vervoert, doet de staart van de trein geen werk en is er sprake van kortsluiting. Dat patroon is bijna altijd mechanisch: grove vaste stoffen die rond een scherm passeren, een dode zone onder een slecht geplaatste sparger, of koolstof die niet meer tussen de fasen beweegt.

Koolstof loopt de andere kant op. Verse of geregenereerde koolstof wordt aan de laatste tank toegevoegd, luchtliften of transfers verplaatsen deze elke 12 tot 24 uur een fase stroomopwaarts, en geladen koolstof wordt uit de eerste tank gewassen met een snelheid van 2.000 tot 7.000 g/t voordat deze wordt geëlueerd. Omdat koolstof en pulp in tegengestelde richtingen bewegen, ontmoet de koolstof altijd de rijkste oplossing in de tank waar de goudwaarde het hoogst is, en ontmoet de vers uitgeloogde pulp de schoonste koolstof in de laatste tank. Die tegenstroomregeling zorgt ervoor dat een goed beheerd circuit de terugwinning van vrij gemalen oxide-erts voorbij de 92 tot 95 procent kan brengen.

Koolstofinventaris is net zo belangrijk als koolstofkwaliteit. Bij een typische hoeveelheid pulp van 10 tot 25 g/l bevat een werkvolume van 100 m³ 1 tot 2,5 ton koolstof per fase, dus een trein met zes tanks kan 8 tot 15 ton vervoeren. Een halve ton per maand verliezen door schermstoringen en pompschade is een jaarlijkse kost van vijf cijfers die nooit in een herstelrapport voorkomt.

CIP en CIL: dezelfde tankshell, een andere taak

In een CIP-circuit is de uitloging voltooid voordat de koolstof arriveert. Vier tot acht uitloogtanks met cyanide en lucht zorgen voor het oplossen, en de daaropvolgende adsorptietanks bevatten koolstof en niets anders. In een CIL-circuit zit de koolstof in de uitloogtanks zelf, zodat oplossing en adsorptie strijden om dezelfde goudionen in hetzelfde vat. Dat ene verschil is de drijvende kracht achter bijna elke volgende ontwerpbeslissing, van het aantal tanks tot het CO2-verbruik.

De vergelijking gaat niet over welk proces in abstracto beter is. Het gaat erom hoe snel je erts goud vrijgeeft en hoe agressief je ganggesteente het terug probeert te nemen. Een erts dat binnen vier uur uitloogt, profiteert weinig van CIL en betaalt daarvoor via koolstofafbraak; een erts dat dertig uur nodig heeft, of een erts dat koolstofhoudend materiaal bevat dat goud uit de oplossing adsorbeert, zal in een CIP-circuit verschillende procentpunten aan herstel verliezen, ongeacht hoe goed de adsorptiesectie wordt bediend.

Mengen, lucht en zuurstof: de drie inputs die beslissen over herstel

Agitatie moet opschorten, niet alleen maar roeren

Het klassieke doel is de net onderbroken snelheid, het toerental van het rotorblad waarbij geen enkel deeltje langer dan één tot twee seconden bewegingloos op de bodem blijft. Ren eronder en grove vaste stoffen bouwen een bed in de kegel en nemen goud en koolstof mee. Als je er ver bovenuit gaat, koop je niets anders dan asvermoeidheid, een hoger stroomverbruik en meer koolstofslijtage tegen de waaier en schotten. In de praktijk hebben de meeste CIL-tanks een snelheid van 1,1 tot 1,3 keer de zojuist onderbroken snelheid, wat neerkomt op 1 tot 3 kW per m³ voor pulp met een typisch percentage vaste stoffen van 40 procent.

Lucht is een reagens met een flowmeter

Bij het uitlekken van cyanide wordt zuurstof verbruikt, en cyanide zelf wordt geoxideerd tot cyanaat als de omstandigheden veranderen. Opgeloste zuurstof gemeten bij de tankuitlaat moet boven de 5 mg/l blijven, en de meeste goed beheerde circuits streven naar 6 tot 8 mg/l. Onder de 4 mg/l neemt de uitloogkinetiek sterk af en wacht de koolstof eenvoudigweg op goud dat niet vrijkomt. Luchtspoelen verwijdert ook waterstofcyanide als de pH daalt, dus pH-controle op 10 tot 11 met kalk en voldoende zuurstof wordt samen beheerd, nooit afzonderlijk.

Baffles en spargerpositie bepalen het stromingspatroon

Een sparger die direct onder de waaier zit, zorgt voor een goede gasverspreiding, maar een slechte omzet van boven naar beneden. Een sparger die in een tochtbuis wordt geplaatst, zorgt voor een sterke circulatie, maar riskeert gasblokkering als de luchtsnelheid te hoog wordt. De betrouwbare opstelling voor een koolstoftank is een centrale trekbuis met de sparger erin, vier schotten aan de muur en een speling tussen waaier en bodem van 0,3 tot 0,5 keer de waaierdiameter.

Grootte van de tank: pulpdichtheid, retentietijd en werkvolume

Bijna elke maatfout in een uitloogcircuit is terug te voeren op het vermengen van het mestvolume met de hoeveelheid vaste stoffen. Bewerk de cijfers in deze volgorde en de tankafmetingen vallen eruit met weinig ruimte voor discussie.

1. Neem het drogestofvoer, bijvoorbeeld 500 t/d.
2. Delen door de vaste stoffractie op gewichtsbasis, bijvoorbeeld 40 procent, geeft 1.250 ton/d drijfmest.
3. Verdeeld door het soortelijk gewicht van de slurry, typisch 1,40 tot 1,50 bij die dichtheid, wat ongeveer 860 m³/d pulp oplevert.
4. Vermenigvuldig dit met de benodigde verblijftijd, bijvoorbeeld 24 uur, zodat u 860 m³ werkvolume krijgt.
5. Deel dit door het aantal trappen, bijvoorbeeld acht, wat ongeveer 108 m³ per tank oplevert.
6. Voeg 10 tot 15 procent vrijboord toe boven het pulpniveau en het kegelvolume eronder.

Bij een hoogte-diameterverhouding van 1,2 komt dat werkvolume van 108 m³ overeen met een tank met een diameter van ongeveer 4,8 m en een rechte zijde van 5,8 m. Als u dezelfde belasting opvoert naar 50 procent vaste stoffen, daalt het volume van de slurry met grofweg een vijfde, wat een besparing lijkt, totdat u ontdekt dat het roerwerk nu merkbaar meer koppel nodig heeft en dat de koolstof moeite heeft om verspreid te blijven in de zwaardere pulp.

Twee vuistregels houden ingenieurs uit de problemen. Ten eerste: ontwerp de laatste fase nooit voor minder dan drie uur retentie; de laatste tank heeft de laagste gouden tenor en heeft tijd nodig om de staartwaarde te bereiken. Ten tweede: houd de verhouding tussen de tankdiameter en de waaierdiameter tussen 2,5 en 3,5. Buiten die band is óf de waaier te klein om het hele volume te verplaatsen, óf de tank is te smal om een ​​stabiele circulatielus te ontwikkelen.

Koolstofbeheer in de tank

Actieve kool is het duurste verbruiksartikel in het circuit en het gemakkelijkst te beschadigen. De standaardkwaliteit voor goudwinning is koolstof uit kokosnootschalen met een maaswijdte van 6 x 12 mesh, hard genoeg om duizenden overdrachtscycli te overleven en snel genoeg in kinetiek om binnen een paar uur te laden. De concentratie in de pulp ligt gewoonlijk tussen de 10 en 25 g/l. Hogere concentraties verkorten de laadtijd, maar verhogen de slijtage, de zeefbelasting en de hoeveelheid koolstof die door de elutie circuleert.

Het laden langs de trein volgt dezelfde tegenstroomlogica als gouden tenor, maar dan omgekeerd:

Drie operationele gewoonten beschermen dat profiel. Koolstof zo vaak vooruit dat geen enkele fase meer dan ongeveer 1.500 g/t per cyclus hoeft te laden. Houd de tussenschermen zo schoon dat de ontworpen koolstofconcentratie in elke tank daadwerkelijk de concentratie is die u meet. En was koolstof met zuur vóór elutie als er calcium of kalkaanslag aanwezig is, omdat een carbonaatkorst op het oppervlak de poriën veel effectiever blokkeert dan het goudcomplex ze ooit zal vullen. Regeneratie bij 650 tot 750 °C in een draaitrommeloven herstelt het grootste deel van de activiteit, en planten die de activiteit als een getal in plaats van als een gevoel volgen, houden de koolstof meestal enkele jaren in dienst voordat ze deze vervangen.

Bedrijfsparameterreferentie voor CIL- en CIP-tanks

Probleemoplossing: acht storingen waargenomen in echte uitloogtanks

• Schuren in de kegel. Grove vaste deeltjes bezinken omdat de snelheid van de tip daalde na het trimmen van de rotor of omdat de besproeier de luchtlift blokkeerde en doodde. Controleer het stroomverbruik ten opzichte van de inbedrijfstellingsbasislijn voordat u het ertsmengsel aanraakt.
• Koolstof bij de overloop. Ofwel heeft de retentiezeef een gat, het pulpniveau loopt boven de bovenkant van de zeef, ofwel de stroomsnelheid heeft de zeefcapaciteit overschreden. Schermopening is in de meeste gevallen niet het probleem; het pulpniveau is.
• Kortsluiting. Pulp beweegt sneller van inlaat naar uitlaat dan de ontwerpretentie, omdat schotten ontbreken of de inlaat en uitlaat te dichtbij zijn. Een tracertest beslecht de ruzie in een middag.
• Koolstofvervuiling. Het laadvermogen neemt af, ook al wordt er verse koolstof toegevoegd. Calciumcarbonaat, gips en olie uit het molencircuit blokkeren allemaal de poriën; zuur wassen en strengere oliecontrole lossen dit op.
• Zuurstofgebrek aan de onderkant. Spargergaten vullen zich met kalkaanslag omdat de lucht niet is gedroogd of de ring zich in een langzame stromingszone bevindt. Opgeloste zuurstof die per fase wordt geregistreerd, komt zo lang bloot voordat het herstel afneemt.
• Overtollige fijne deeltjes in koolstof. De slijtage neemt toe wanneer de tipsnelheid groter is dan 5 m/s, wanneer koolstof wordt overgebracht via centrifugaalpompen in plaats van luchtliften, of wanneer de koolstof simpelweg te zacht is voor de taak.
• Scherm verblindend. Houtsnippers, vezels en grof mica prikken de openingen vast. Schermen wassen met een lagedrukwaterleiding tijdens elke opmars kost minuten en scheelt podium.
• Trillingen en asbreuk. Meestal een opeenhoping van vaste stoffen op één rotorblad na een uitschakeling, of een kritieke snelheidsstoot tijdens het opstarten. Door de as buiten beschouwing te laten en de slingering bij elke herbouw te controleren, wordt het grootste deel ervan voorkomen.

Twee hiervan verdienen een speciale vermelding voor gouden circuits. Bij het roven van erts is het de helft van de moeite om koolstof in contact te brengen met opgelost goud voordat de koolstofhoudende materie dat doet, dus de mengintensiteit en de koolstofconcentratie van de eerste tank zijn belangrijker dan wat dan ook stroomafwaarts. Bij de renovatie en uitbreiding van de concentrator op de Salomonseilanden die volgde op de upgraderoute voor het terugwinnen van goud, werden de retentietijd en de tankconfiguratie herwerkt in plaats van eenvoudigweg geschaald, omdat het toevoegen van tankvolume aan een kortsluitingcircuit de kosten vermenigvuldigt zonder het herstel te vermenigvuldigen.

Materialen en mechanische details die stilstand veroorzaken

De bevochtigde kant van een uitloogtank leeft in hete, alkalische, schurende, chloridehoudende pulp, en die combinatie elimineert de meeste sluiproutes. Koolstofstalen omhulsels met een rubberen voering van 3 tot 6 mm of een goed aangebracht epoxysysteem kunnen de meeste gouden circuits aan. Waar de chlorideniveaus hoog oplopen of het erts wordt behandeld met zuurwassingen, wordt roestvrij staal 304 of 316L over een periode van tien jaar de goedkopere optie, ook al is de eerste factuur hoger.

De waaier is het onderdeel dat de onderhoudskosten bepaalt. Gietstukken met hoog chroomgehalte gaan goed mee in schurende pulp, met rubber bedekt staal absorbeert de impact van zwerfmateriaal en 316L is geschikt voor agressieve chemie. De as heeft een rubberen of HDPE-huls nodig bij de pulplijn, omdat daar de corrosiemoeheid begint en waar de meeste asstoringen beginnen. Versnellingsbakken zijn meestal geschikt voor het startkoppel met een volle tank met bezonken vaste stoffen; een versnellingsbak die uitsluitend op basis van het draaimoment is gekozen, is een versnellingsbak die wacht op storing bij de eerste stroomonderbreking.

Details die op een tekening in het veld klein lijken. Een aftapkraan die groot genoeg is om de tank in één ploegendienst leeg te maken, een toegangsmangat boven de pulpleiding, hijsogen die geschikt zijn voor de waaierconstructie en een wasserette met een verwijderbaar deksel zodat een geblokkeerd scherm kan worden bereikt zonder steigers vallen allemaal in deze categorie. Fabrieken die alleen op prijs kopen, ontdekken deze details meestal tijdens de eerste ongeplande sluiting.

Wat u moet opgeven bij het bestellen van een uitloog- of adsorptietank

Een duidelijke aanvraag levert een bruikbare offerte op. Vage exemplaren krijgen een tankomhulsel met een geraden roerwerk, en de gok is altijd conservatief, wat duur betekent.

1. Drogestofdoorvoer in ton per dag, en het ontwerp en de maximale waarden.
2. Het soortelijk gewicht van de vaste stoffen en het beoogde pulpdichtheidsbereik per gewicht.
3. Vereiste bewaartijd per fase en totaal aantal fasen.
4. Deeltjesgrootteverdeling, vooral de topgrootte en de fractie fijne deeltjes, die de zojuist onderbroken snelheid bepalen.
5. Doseringsbereiken voor cyanide en kalk, pH-venster en doel voor opgeloste zuurstof.
6. Koolstofgrootte, concentratie en de verwachte lading bij elutie.
7. Chemisch rapport over chloriden, sulfaten en eventuele zure wassingen die voor het circuit zijn gepland.
8. Indelingsbeperkingen: beschikbare footprint, vrije hoogte, funderingsniveau en de vereiste cascadeval.
9. Voedingsspanning en -frequentie, plus of er een frequentieregelaar is bedoeld.
10. Locatieomstandigheden, inclusief hoogte, omgevingstemperatuur en seismische classificatie.

Eén item wordt regelmatig vergeten en regelmatig duur: de vrije cyanideconcentratie in de pulp. Het verandert de keuze van elastomeren voor voeringen en mouwen, en het verandert de aanbeveling voor koolstofkwaliteit. Een andere is de beoogde onderhoudsstrategie. Een fabriek die van plan is de waaiers elke zes maanden te inspecteren, heeft grotere mangatten en betere toegang nodig dan een fabriek die van plan is om twee jaar ononderbroken te draaien.

Voor koper-goud- en polymetaalcircuits staat de uitloogtank zelden op zichzelf. Het koper-goudpyrietproject in Anhui is een nuttige referentie omdat de uitloog- en adsorptiefasen moesten worden afgestemd op een flotatieconcentraat in plaats van op ruw erts, en de pulpreologie van dat concentraat was meer bepalend voor de waaierselectie dan die van de hoofdkwaliteit. Kopers die voorstellen vergelijken, moeten vragen naar de specifieke mengberekening achter elk roerwerk, en niet alleen naar het kilowattvermogen.

Inbedrijfstelling van het circuit: de eerste dertig dagen

Bij het in bedrijf stellen van een uitloogtrein gaat het vooral om water en vaste stoffen, voordat het om goud gaat. De reeks die de meeste vroege schade vermijdt, luidt als volgt:

1. Hydro-test elke schaal en elke wasbeurt voordat een voering wordt gesloten, en controleer vervolgens het flenskoppel opnieuw na de eerste warme dag.
2. Laat elk roerwerk vier uur in water lopen, waarbij u de trillingen, de lagertemperatuur en de motorstroom op ontwerpniveau registreert.
3. Controleer de luchtverdeling door het kookpatroon over het tankoppervlak te observeren, niet door de stroommeter af te lezen.
4. Introduceer vaste stoffen met een percentage van 15 tot 20 procent en voer gedurende meerdere dagen de ontwerpdichtheid op, waarbij u de kegeldruk en de waaierstroom in de gaten houdt.
5. Voeg pas koolstof toe nadat de pulpdichtheid stabiel is en controleer vervolgens of de zeven deze vasthouden tijdens de ontwerpstroom.
6. Stel de bemonsteringsroutine vroeg vast: oplossingssterkte en vrij cyanide in elke fase, opgeloste zuurstof bij elke uitlaat, koolstofconcentratie in elke tank.
7. Registreer de basislijnvibratie- en vermogenscijfers bij de ontwerpdoorvoer; elke latere onderhoudsbeslissing moet worden afgemeten aan die basislijn.

De meest voorkomende fout bij de inbedrijfstelling is dat u op de eerste dag op volle dichtheid begint. Vastzittende vaste stoffen bij een koude start kunnen een waaier binnen enkele seconden blokkeren, en de daaruit voortvloeiende schade aan de as vertraagt ​​de aanloop met weken.

Vragen die kopers het vaakst stellen