Titel

Verfahren zur Gewinnung von Gold

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Gold.

Stand der Technik

Mehr als 80 % des in der Erdkruste enthaltenden Goldes liegt in Form von Gold enthaltenden Mineralien vor. Bei einem großen Anteil dieser Mineralien handelt es sich um refraktäre Erze, die extrem widerstandsfähig und schwer aufzuschließen sind. Diese enthalten submikroskopisches Gold, welches insbesondere auf atomarer Ebene in die Matrix anderer Mineralien wie Pyrit oder Arsenpyrit eingebaut ist. Typischerweise enthalten refraktäre Erze Kohlenstoff und/oder Sulfidio- nen.

Wenn versucht wird, Gold mittels Cyanidlaugerei, dem verbreitetsten Verfahren zur hydrometallurgischen Goldgewinnung, aus refraktären Erzen zu gewinnen, so treten Sulfidionen in Konkurrenz zu den für die Komplexierung vorgesehenen Cyanidionen. Außerdem führt das hohe Adsorptionspotential von Kohlenstoff dazu, dass sowohl freie Cyanide als auch Cyanid- Komplexe des Goldes daran adsorbiert werden und sich so schlecht von dem Erz trennen lassen.

Offenbarung der Erfindung

In dem Verfahren zur Gewinnung von Gold wird mindestens ein Ausgangsmaterial bereitgestellt, welches Gold sowie Kohlenstoff und/oder Sulfidionen enthält. Insbesondere kann es sich bei dem Ausgangsmaterial um ein refraktäres Erz handeln. Das zerkleinerte Ausgangsmaterial wird in einer wässrigen Lösung behandelt, welche mindestens ein Nitril enthält und in welche Ozon eingeleitet wird. Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, welches in dem Verfahren gleichzeitig drei Funktionen erfüllt. Zum einen weit Ozon eine Redoxspannung auf, die ausreicht, um Gold zu Gold(l)-Kationen zu oxidieren und es so in Lösung zu bringen. Zum anderen setzt es aus dem Nitril oxidativ Cyanidionen frei, welche die Gold(l)- Kationen als Cyanokomplex komplexieren und in Lösung halten können. Gegenüber der klassischen Cyanidlaugerei hat dieses Vorgehen den Vorteil, dass die Menge der Cyanidionen in der Lösung durch die Menge des eingeleiteten Ozons stets so gesteuert werden kann, dass gerade eine ausreichende Menge an Cyanidionen für die Goldkomplexierung zur Verfügung steht, ohne dass hierbei eine hohe Menge freier Cyanidionen vorliegt, welche zu einer hohen Toxizität der Lösung führen würden. Schließlich ist das Ozon auch dazu in der Lage, Kohlenstoff zu Kohlendioxid und Sulfidionen zu Sulfationen zu oxidieren. Dadurch können diese Bestandteile des Ausgangsmaterials die Goldgewinnung nicht mehr behindern.

Die Lösung weist vorzugsweise einen pH-Wert größer als 7 auf. Dadurch wird die Bildung gasförmiger Blausäure verhindert. Besonders bevorzugt beträgt der pH- Wert mindestens 11 und ganz besonders bevorzugt mindestens 13. Unter solchen stark alkalischen Bedingungen bildet das Ozon in wässriger Lösung mit Wasser Hydroxylradikale, wodurch die Oxidationsprozesse besonders effektiv ablaufen.

Das Nitril ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe, die aus Acetonitril, einem Cyanacetat, Isobutyronitril und Propionitril besteht. Dabei ist ein Cyanacetat besonders bevorzugt, da es zum alkalischen pH-Wert der Lösung beiträgt. Die Konzentration des Nitrils in der Lösung beträgt vorzugsweise mindestens 0,01 mol/l. Dies sorgt bei Einleitung von Ozon in die Lösung für eine schnelle Bereitstellung von Cyanidionen.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Lösung Halogenidionen, besonders bevorzugt Chloridionen, enthält. Diese können ebenfalls als Komplexbildner gegenüber Gold(l)-Kationen fungieren und so die Auflösung des Goldes weiter unterstützen. Grundsätzlich kann das bereitgestellte Ausgangsmaterial zunächst gemahlen werden, bevor es in die wässrige Lösung überführt wird. Hierbei kann es allerdings zu Materialverlusten kommen. Außerdem bewirkt dies einen langen Zeitaufwand. Das Mahlen verursacht nämlich eine Partikelgrößenverteilung. Während kleine Partikel für die anschließende chemische Behandlung ein günstiges Verhältnis zwischen Volumen und Oberfläche aufweisen ist dieses bei großen Partikeln ungünstig. Den Mahlvorgang solange fortzusetzen, bis alle Partikel ausreichen klein für eine schnelle hydrometallurgische Goldgewinnung aus dem Ausgangsmaterial sind, benötigt jedoch sehr viel Zeit. Es ist deshalb bevorzugt, dass das Ausgangsmaterial in der Lösung gemahlen wird und gleichzeitig mit dem Ozon behandelt wird. Auf diese Weise kann schon während des Mahlvorgangs mit einer hydrometallurgischen Behandlung durch die Einleitung des Ozons begonnen werden. Während der gesamten hydrometallurgischen Behandlung kann der Mahlvorgang fortgesetzt werden, sodass das Ausgangsmaterial immer weiter zerkleinert wird, ohne dass hierdurch eine Verzögerung der Verfahrensführung auftreten würde. Zudem werden ständig frische Oberflächen des Ausgangsmaterials freigelegt, die von dem Ozon angegriffen werden können. Für das Mahlen in der Lösung bei gleichzeitiger Ozonbehandlung ist insbesondere das Mahlen in einer Kugelmühle bevorzugt, deren Kugeln gleichzeitig eine ständige Durchmischung der Lösung und des Ausgangsmaterials bewirken. Die Kugelmühle ist vorzugsweise als Rührwerkskugelmühle ausgeführt, die auch als Perlmühle bekannt ist.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass gemahlenes Ausgangsmaterial aus einem vorhergehenden Verfahrensdurchlauf, welches eine vorgegebene Partikelgröße überschreitet, zusammen mit ungemahlenem Ausgangsmaterial dem nächsten Verfahrensdurchlauf unterzogen wird. Indem nach jedem Verfahrensdurchlauf die wässrige Lösung und fein gemahlenes Ausgangsmaterial der Mühle entnommen werden und das verbleibende grob gemahlene Ausgangsmaterial mit frischem ungemahlenem Ausgangsmaterial und einer frischen wässrigen Lösung dem nächsten Mahl- und Oxidationsvorgang unterworfen werden, kommt es zu keinem unnötigen Materialverlust, der in herkömmlichen hydrometallurgischen Verfahren dadurch auftritt, dass aufgrund der Partikelgrößenverteilung die bei einem initialen Mahlprozess auftritt, grob gemahlene Ausgangsmaterialien erzeugt werden, aus welchem im hydrometallurgischen Verfahren die darin enthaltenden Metalle nicht vollständig herausgelöst werden können. Indem grob gemahlene Ausgangsmaterialien zum weiteren Mahlen im nächsten Verfahrensdurchlauf in der Mühle verbleiben, kann auch aus diesen das darin enthaltende Gold weitgehend gewonnen werden.

Die Einleitung des Ozons erfolgt vorzugsweise intermittierend. Dies bedeutet, dass die Einleitung von Ozon zeitweilig unterbrochen wird. Dies kann dann sinnvoll sein, wenn die Cyanidionenkonzentration in der Lösung stark angestiegen ist und eine weitere Freisetzung von Cyaniden deshalb nicht gewünscht wird. Während kein Ozon eingeleitet wird, wird vorzugsweise ein anderes Oxidationsmittel in die Lösung eingeleitet, dessen Redoxspannung nicht ausreicht, um aus dem Nitril Cyanidionen freizusetzen, welches jedoch in Zusammenwirkung mit Cya- nidionen die Oxidation von metallischem Gold bewirken kann. Hierfür kann insbesondere Sauerstoff verwendet werden. Eine bevorzugte Durchführung des Verfahrens erfolgt, indem Ozon als Teil eines Ozon-/Sauerstoffgemischs in die Lösung eingeleitet wird, welches von einem Ozonisator erzeugt wird. Wird der Ozonisator vorübergehend abgeschaltet, so wird die Ozonproduktion in diesem unterbrochen und er leitet stattdessen reinen Sauerstoff in die Lösung ein. Die Redoxspannung kann insbesondere gemäß der Norm DIN 38404-6 gemessen werden.

Nachdem die Auflösung des Goldes in der Lösung abgeschlossen wurde, wird die Lösung vorzugsweise von dem Ausgangsmaterial getrennt und das Gold durch Reduktion aus der Lösung gewonnen. Hierfür geeignete Reduktionsmittel sind insbesondere Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Gemische daraus.

Kurze Beschreibungen der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch ein Reaktionsgefäß zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 3 zeigt schematisch ein Reaktionsgefäß zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

In einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Reaktionsgefäß 10, welches ein Rührwerk 11 aufweist mit einem Ausgangsmaterial 20 in Form eines gemahlenen refraktären Erzes und einer wässrigen Lösung 30 befüllt. Dann wird durch eine Gaseinleitungsleitung 12 ein von einem Ozonisator 13 erzeugtes Gemisch aus Ozon O3 und Sauerstoff in das Reaktionsgefäß 10 eingeleitet. Dies ist in Figur 1 dargestellt.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm dieses ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach dem Start 40 des Verfahrens erfolgt zunächst ein Mahlen 41 des Ausgangsmaterials 20. Anschließend wird das gemahlene Ausgangsmaterial 20 in das Reaktionsgefäß 10 überführt 42. Dieses wird dann mit der wässrigen Lösung 30 befüllt 43. Die wässrige Lösung enthält im vorliegenden Ausführungsbeispiel 0,5 mol/l Natriumhydroxid, wodurch ihr pH-Wert 13,7 beträgt. Weiterhin enthält sie 0,1 mol/l Natriumcyanacetat und 0,5 mol/l Natriumchlorid. Wenn mit dem Einleiten 44 des Ozons O3 begonnen wird, laufen in der Lösung mehrere chemische Reaktionen ab. Gemäß Formel 1 werden Cyanacetationen vom Ozon zu Cyanidionen und Acetationen oxidiert:

CNCH ₂ COO“ + O ₃ + OH“ - > CN“ + CH ₃ COO“ + 2 O ₂ (Formel 1)

Gemäß Formel 2 wird im Ausgangsmaterial 20 enthaltender Kohlenstoff vom Ozon zu Kohlendioxid oxidiert:

C + 2 O ₃ - > CO ₂ + 2 O ₂ (Formel 2) Gemäß Formel 3 werden im Ausgangsmaterial 20 enthaltende Sulfidionen vom Ozon zu Sulfationen oxidiert:

S ² “ + 4 0 ₃ - > SO " + 4 0 ₂ (Formel 3)

Sobald sich in der wässrigen Lösung 30 Cyanidionen gebildet haben, beginnt auch die Auflösung von im Ausgangsmaterial 20 enthaltendem Gold, indem dieses gemäß Formel 4 vom Ozon oxidiert und dann von den Cyanidionen als Dicyanoaurat(l) komplexiert wird:

2 Au + 0 ₃ + 4 CN“ + H ₂ 0 - > 2 [Au(CN) ₂ ]“ + 0 ₂ + 2 OH“ (Formel 4)

Wenn durch einen nicht dargestellten Cyanid-Sensor im Reaktionsgefäß 10 erkannt wird, dass die Konzentration an Cyanid-Ionen ein vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat, dann erfolgt eine Unterbrechung der Einleitung 44 des Ozons O3 und es erfolgt eine Fortsetzung des Verfahrens, indem vom Ozonisator 13 lediglich eine Einleitung 45 von Sauerstoff in die Lösung 30 vorgenommen wird. Wie in Formel 5 dargestellt ist, ist auch Sauerstoff in Gegenwart von Cyanidionen dazu in der Lage, Gold zu Gold(l)-Kationen zu oxidieren, die dann als Dicyanoaurat(l)- Komplexe in Lösung gehen:

4 Au + 0 ₂ + 8 CN“ + 2 H ₂ 0 - > 4 [Au(CN) ₂ ]“ + 4 OH“ (Formel 5)

Ergibt nach einem Absinken der Cyanidionenkonzentration in der Lösung 30 unter einen zweiten vorgegebenen Schwellenwert eine Prüfung 46, dass das im Ausgangsmaterial 20 enthaltende Gold noch nicht vollständig aufgelöst wurde, so wird das Verfahren mit dem Schritt 44 fortgesetzt. Anderenfalls erfolgt nun ein Trennen 47 der Lösung 30 vom Ausgangsmaterial 20. Die Lösung 30 wird nun einer Reduktion 48 durch Einleitung von Wasserstoff unterzogen, um so metallisches Gold aus ihr auszufällen.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Reaktionsgefäß 10, wie in Figur 3 dargestellt ist, als Kugelmühle ausgeführt. Es enthält Kugeln 14 zum Mahlen des Ausgangsmaterials 20. Abgesehen davon, dass die Kugelmühle kein Rührwerk 11 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel aufweist, ist sie genauso wie der Reaktionsbehälter 10 des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt. Ein Ablaufdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens ist in Figur 4 dargestellt. Anders als im ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das Ausgangsmaterial 20 nach dem Start des Verfahrens 40 nicht erst gemahlen, sondern sofort in das Reaktionsgefäß 10 eingebracht 42 und dort mit der wässrigen Lösung 30 versetzt 43. Die Verfahrensschritte 44 bis 48 laufen in derselben Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel ab, wobei jedoch parallel zum

Einleiten 44 von Ozon O3 und dem Einleiten 45 von Sauerstoff jeweils ein Mahlen 41 mittels der Kugeln 14 im Reaktionsgefäß erfolgt. Nachdem das Abtrennen 47 der Lösung 30 vom Ausgangsmaterial 20 erfolgt ist, wird dieses durch eine Filtration 49 entsprechend seiner Partikelgröße in zwei Portionen getrennt. Die erste Portion 21, welche die größere Partikelgröße aufweist, wird im Reaktionsgefäß

10 belassen und bei seinem nächsten Befüllen 42 mit Ausgangsmaterial 20 mit diesem vermischt, sodass sie einer nochmaligen Behandlung unterzogen wird. Die zweite Portion 22 mit der kleineren Partikelgröße wird hingegen verworfen.