Optimisation et innovation du processus d'extraction de l'or des mines d'or

一  Sélection différenciée de la conception et de la technologie pour les procédés CIL et CIP

Bien que les procédés CIL (carbon-in-leach) et CIP (carbon-in-pulp) soient tous deux des procédés d'extraction d'or par adsorption sur charbon actif, ils diffèrent considérablement en termes de conception du procédé, de logique opérationnelle et de scénarios applicables : 

Mécanismes de différenciation : Le CIL réduit simultanément la concentration d'or liquide par lixiviation et adsorption, ce qui entraîne la cinétique de la réaction de cyanuration. Le CIP optimise les conditions de lixiviation et d'adsorption étape par étape pour réduire les interférences des impuretés, mais le procédé est plus complexe.

二  Influences clés de la cinétique d'adsorption du charbon actif sur la récupération de l'or

L'efficacité d'adsorption du charbon actif pour le complexe or-cyanure (Au(CN)₂⁻) est déterminée à la fois par la structure des pores et la modification chimique. Les paramètres clés sont les suivants :

1. Modèle cinétique d'adsorption

• Stade contrôlé par la diffusion : Au(CN)₂⁻ migre vers les sites d'adsorption à travers les micropores (<2 nm) and mesopores (2-50 nm). The diffusion rate is positively correlated with the pore distribution (BET surface area>1000 m²/g).
• Stade d'adsorption chimique : Les groupes fonctionnels contenant de l'oxygène (tels que les groupes carboxyle et hydroxyle phénolique) sur la surface du charbon actif se coordonnent avec Au(CN)₂⁻, avec une énergie d'activation apparente de 15 à 18 kJ/mol (valeurs mesurées en laboratoire).

2. Paramètres optimisés

• Structure des pores : Le charbon de coque de noix de coco avec un rapport de micropores >70 % a une capacité d'adsorption d'or de 6 à 8 kg Au/t de charbon ; le charbon de coque de fruit avec un rapport de micropores <50 % a une capacité de seulement 3 à 4 kg Au/t de charbon.
• Modification chimique : L'oxydation à l'acide nitrique peut augmenter la teneur en hydroxyle phénolique de 30 % à 50 %, améliorant le taux d'adsorption de l'or de 40 % (données expérimentales : la récupération de l'or est passée de 90 % à 99,1 %).
• Paramètres de fonctionnement : À une concentration de suspension de 40 % à 45 % et une intensité d'agitation de 200 à 400 tr/min, le temps d'équilibre d'adsorption est réduit à 8 à 12 heures.

3. Indicateurs industriels :

Le coefficient d'adsorption du charbon actif (valeur K) doit correspondre à la teneur du minerai. Pour les minerais à haute teneur (Au >5 g/t), il est recommandé d'utiliser du charbon de coque de noix de coco modifié avec une valeur K ≥30. La concentration d'or dans les résidus peut être contrôlée à 0,05 à 0,1 mg/L.

三  Technologie de prétraitement pour le minerai d'or contenant de l'arsenic et mécanisme d'amélioration de l'efficacité

Les composés arséniés (tels que FeAsS) encapsulant les particules d'or sont la principale cause des faibles rendements de lixiviation. Les technologies de prétraitement libèrent l'or par dissociation minérale :

1. Méthode d'oxydation par torréfaction

• Paramètres du procédé : Torréfaction en deux étapes (première étape à 650 °C pour éliminer l'arsenic et produire du gaz As₂O₃, deuxième étape à 800 °C pour éliminer le soufre et produire du sable torréfié poreux Fe₂O₃).
• Vérification : Après la torréfaction d'un minerai à haute teneur en arsenic (12 % de teneur en As), le taux de lixiviation de l'or est passé de 41 % à 90,5 %, mais un système de purification des gaz de combustion (efficacité de capture de As₂O₃ >99 %) était nécessaire.

2. Méthode d'oxydation sous pression

• Oxydation acide : Dans des conditions de 190 °C et 2,0 MPa, l'arsénopyrite se décompose en Fe³⁺ et SO₄²⁻, convertissant l'arsenic en H₃AsO₃, augmentant le taux de lixiviation de l'or à 88 %-95 %.
• Limites : Les réacteurs en titane coûtent 30 millions de dollars par tranche de 10 000 tonnes de capacité de production, ce qui les rend adaptés uniquement aux mines à grande échelle.

3. Méthode de bio-oxydation

• Action microbienne : Acidithiobacillus ferrooxidans catalyse la conversion de Fe²⁺ en Fe³⁺, dissolvant le revêtement d'arsénopyrite et atteignant un taux d'élimination de l'arsenic >90 %.
• Amélioration de l'efficacité : La bio-oxydation d'un minerai d'or difficile à traiter (2,5 g/t Au, 8 % As) a augmenté le taux de lixiviation au cyanure de 25 % à 92 %, et le cycle d'oxydation a été optimisé à 7 jours (avec l'ajout d'un catalyseur Fe³⁺).

四  Application à grande échelle et percées technologiques dans le prétraitement par bio-oxydation

En raison de ses avantages environnementaux, la technologie de bio-oxydation a été appliquée commercialement dans des scénarios spécifiques :

1. Limites applicables

• Type de minerai : Minerai d'or encapsulé par des sulfures (As 1 %-15 %), degré de dissociation minérale <30 %.
• Exigences environnementales : pH 1,0-1,5, température 35-45 °C, concentration de suspension 10 %-15 % (une concentration excessive inhibe l'activité bactérienne).

2. Études de cas typiques

• Une mine d'or à Liaoning, en Chine : Le traitement de concentré contenant 15 % d'arsenic par bio-oxydation en deux étapes a permis d'atteindre un taux de lixiviation de l'or de 92 % et un taux de solidification de l'arsenic >99 % (production de scorodite FeAsO₄·2H₂O).
• Une grande mine au Pérou : Traitement quotidien de 2 000 tonnes de minerai contenant 20 % d'arsenic, atteignant un taux de récupération du cyanure des scories >90 % et une réduction de 30 % des coûts globaux par rapport à la torréfaction.

3. Goulots d'étranglement techniques et percées

• Acclimatation bactérienne : Les souches tolérantes à l'arsenic (telles que Leptospirillum ferriphilum) peuvent survivre à des concentrations de As³⁺ de 15 g/L, augmentant les taux d'oxydation de 25 %.
• Couplage de procédés : Le procédé combiné de bio-oxydation + CIL peut traiter des minerais à très faible teneur (Au 0,8 g/t), atteignant un taux de récupération global supérieur à 85 %.